Drukuj

Polimery biodegradowalne pochodzenia naturalnego

Kauczuk naturalny


Kauczuk naturalny, który ulega biodegradacji pod wpływem grzybów z grupy Penicillinum, jest pozyskiwany z drzew Havena Brasiliensis w postaci mleczka kauczukowego, czyli tzw. lateksu.

Pozyskane mleczko z drzew Havena Brasiliensis poddawane jest procesowi płukania, następnie suszenia. Kolejnym etapem jest koagulacja pod wpływem kwasu octowego lub mrówkowego albo odparowanie wody w strumieniu gorącego powietrza. Otrzymany polimer posiada średnią masę cząsteczkową mieszczącą się w przedziale 200 tyś - 500 tyś, zaś liczba jednostek monomeru wynosi ok. 5 tyś.

Kauczuk, który występuje w postaci surowego koagulanta jest zbyt miękki, dlatego przeprowadza się utwardzenie po przez ogrzewanie z siarką. Utworzenie wiązania węgiel - siarka doprowadza do utwardzenia i usztywnienia polimeru. Otrzymany kauczuk naturalny, który występuje w postaci stałej lub w formie zatężonego lateksu znalazł zastosowanie w wyrobie różnego rodzaju gum bądź ebonitu.

Przeprowadzone badania naukowe nad degradującym wpływem enzymu wyizolowanego z Xantohomonas wykazały, że naturalny kauczuk w postaci lateksu biodegraduje poprzez wbudowanie tlenu.

Polilaktyd


Kwas mlekowy (Lac) jest najprostszym kwasem organicznym, który zawiera asymetryczny atom węgla. Występuje on w postaci dwóch enancjomerów L-Lac oraz D-Lac. Można go otrzymać także w wyniku fermentacji mlekowej odpadowych produktów przemysłu spożywczego: ziemniaków, kukurydzy, buraków cukrowych używając takich bakterii jak: ziarniaki paciorkowce (rodzaje Streptococcus, Lactococcus, Leuconostoc), tetrody (Pediococcus) oraz pałeczki (Lactobacillus i Bifidobacterium).

Racemiczny kwas mlekowy można również otrzymywać za pomocą klasycznej syntezy chemicznej z półproduktów odnawialnych (aldehyd octowy, etanol), bądź półproduktów, które są pozyskiwane z węgla (acetylen), czy też z ropy naftowej (etylen). Laktyd (LA) otrzymuje się podczas procesu dwuetapowej syntezy.

Można wyróżnić dwa główne kierunki zastosowań PLA. Pierwszy z nich obejmuje wytwory powszechnego użytku, a drugi to specjalistyczne zastosowania w medycynie. Wytwory powszechnego użytku z PLA to głównie pojemniki i folie opakowaniowe, folie ogrodnicze, produkty jednorazowego użytku oraz elementy wyposażenia wnętrz. Bioresorbowalne implanty i nici chirurgiczne, klamry, klipsy, maski chirurgiczne, opatrunki, kompresy, odzież personelu medycznego, produkty farmaceutyczne oraz materiały higieny osobistej stanowią główny obszar medycznych zastosowań PLA.

Poli(hydroksymaślan)
Poli(kwas 3-hydroksywalerianowy)



Bardzo interesującą grupą poliestrów są polimery otrzymywane z podstawionych β-hydroksykwasów.

Uzyskane polimery są produkowane przez bakterie w odpowiednich warunkach. Do najważniejszych polimerów należy poli(hydroksymaślan) - PHB. Wyizolowany on został po raz pierwszy w 1925 roku jako materiał zapasowy, wytwarzany oraz gromadzony przez bakterie Bacillus megaterium, aczkolwiek produkują go również inne bakterie np. z grupy Alcaligenes eutrophus.

Poliester ten można otrzymać syntetycznie w wyniku reakcji polimeryzacji β-propiolaktonu , albo podczas procesu polimeryzacji fermentacyjnej glukozy.

Poli(hydroksymaślan) ma dobre właściwości fizyczne oraz mechaniczne, częściowo nawet porównywalne do właściwości polipropylenu

Otrzymany PHB jest kruchy i sztywny, posiada dość wysoki stopień krystaliczności, jest trudny w przetwórstwie ponieważ jego temperatura topnienia wynosi 170oC i jest o 10oC niższa od temperatury rozkładu termicznego, co uwidacznia się małym wydłużeniem przy zerwaniu. Niestety charakteryzuje się on również dość małą odpornością chemiczną. Można przeprowadzać modyfikację PHB, ponieważ posiada zdolność do mieszania się z poliwęglanami i poliamidami. Podatny jest również na wprowadzenie plastyfikatorów, bądź dodawanie substancji, które wpływają na zmianę stopnia krystaliczności. Zmniejszenie stopnia krystaliczności powoduje zwiększenie giętkości materiału opakowaniowego.