• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Ekologiczne poliestry z kwasu mlekowego

    17.02.2010. 11:42
    opublikowane przez: Piotr aewski-Banaszak

    Biodegradowalne poliestry produkowane z surowców odnawialnych powstają w łódzkich laboratoriach. Polimery te będą mogły służyć m.in. do produkcji jednorazowej odzieży sanitarnej, wszczepialnych protez o czasowym działaniu lub jako nośniki leków. Na realizację badań przeznaczono ponad 43 mln zł. Projekt "Technologia otrzymywania biodegradowalnych poliestrów z wykorzystaniem surowców odnawialnych" jest realizowany przez zespoły badawcze Centrum Badań Molekularnych i Makromolekularnych PAN (CBMM PAN) w Łodzi wspólnie z Instytutem Biopolimerów i Włókien Chemicznych w Łodzi oraz z Wydziałem Chemicznym Politechniki Warszawskiej. Projekt jest finansowany przez Ministerstwo Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka.

    Zakres zastosowań ekologicznych poliestrów jest bardzo szeroki: np. poliester aromatyczno-alifatyczny o nazwie IBPE (Instytut Biopolimerów PoliEster) może być stosowany do wyrobu produktów tekstylnych, w tym technicznych tkanin i włóknin stosowanych w przemyśle (m.in. do produkcji filtrów) i w rolnictwie (na biodegradowalne maty osłonowe przydatne w ogrodnictwie, szkółkarstwie i do ochrony roślin ozdobnych).

    Wytwarzany z kwasu mlekowego polilaktyd (PLA), nad którym także pracują naukowcy, może służyć do wyrobu bielizny czy odzieży wierzchniej oraz tekstyliów sanitarnych i medycznych jednorazowego użytku. Z PLA mogą być produkowane geotekstylia, włókniny rolnicze, sieci rybackie i liny, a także worki na zakupy i odpady kuchenne, laminaty z papierem oraz folie rolnicze. PLA jest również przydatny do produkcji folii stosowanej w przemyśle spożywczym. Polilaktyd o bardzo wysokim stopniu czystości jest stosowany w medycynie, np. jako materiał na wszczepialne protezy o czasowym działaniu czy jako nośnik leków.

    "Stosowane dotychczas polimery wytwarzane były z surowców petrochemicznych, nieodnawialnych w skali istnienia rodzaju ludzkiego - tłumaczy kierownik projektu, profesor Stanisław Słomkowski, dyrektor CBMM PAN. - Dostęp do tych surowców jest ograniczony, bo są one nierównomiernie rozmieszczone na świecie, co ma znaczące konsekwencje gospodarcze i polityczne. Polimery masowo produkowane z surowców petrochemicznych bardzo trudno ulegają rozkładowi, a przedmioty z nich wywarzane po spełnieniu swoich funkcji użytkowych stają się uciążliwymi odpadami".

    Czas rozkładu ekologicznych poliestrów, nad którymi pracują polscy naukowcy można regulować. Polilaktyd i jego pochodne rozkładają się od kilkunastu tygodni do roku, w zależności od m.in. kwaśności środowiska, temperatury, wilgotności. Ale można tworzyć polimery, które rozkładają się w kilka tygodni.

    "Powszechnie uważa się, że biodegradowalne poliestry z surowców odnawialnych, przede wszystkim polilaktyd, są tworzywami przyszłości - mówi prof. Słodkowski. - Powyższa opinia wynika zarówno z przyczyn ekologicznych, bowiem polimery stosowane jako opakowania stanowią główny składnik odpadów poużytkowych, jak i z przyczyn ekonomicznych, gdy brany jest pod uwagę wzrost cen ropy naftowej, z której produkowane są tworzywa tradycyjne".

    Prof. Słomkowski uważa, że kilka najbliższych lat to okres najbardziej odpowiedni na opracowanie technologii produkcji polilaktydu i innych biodegradowalnych poliestrów wytwarzanych z udziałem surowców odnawialnych. Jego zdaniem, jeśli takie prace nie zostały w Polsce rozpoczęte, polskim przedsiębiorstwom pozostałby jedynie import tych nowoczesnych materiałów lub zakup licencji na ich produkcję i na produkcję wyrobów z nich wytwarzanych, co jest rozwiązaniem dużo kosztowniejszym.

    "Obecnie cena rynkowa różnych postaci PLA stosowanego w medycynie jest niezwykle wysoka - przekracza zazwyczaj 1 000 euro za kilogram, a to zapewnia nielicznym producentom bardzo wysokie przychody. Tymczasem wartość kilograma tego samego związku, polilaktydu o mniejszym stopniu czystości nie przekracza 2 euro za kilogram. Produkcja polilaktydu na świecie rozwija się, a jego cena, choć stosunkowo wysoka, cały czas wzrasta o około 15-20 proc. rocznie" - zauważa ekspert.

    Realizatorzy projektu chcą, aby rozwiązania powstające w ramach projektu były udostępniane w formie bezpłatnych licencji na użytkowanie.

    Zainteresowane współpracą i zastosowaniem polimerów w przemyśle jest już kilka dużych firm.

    Naukowcy przewidują, że odbiorcami PLA wyprodukowanego w czasie projektu będą zapewne małe i średnie przedsiębiorstwa zajmujące się zastosowaniem materiałów polimerowych do celów biomedycznych np. na nośniki leków o przedłużonym działaniu, bioresorbowalne implanty (płytki, śruby). Partie doświadczalne PLA będą również przekazywane nieodpłatnie jednostkom badającym zastosowanie PLA w rolnictwie, jako biodegradowalne folie i włókniny ochronne oraz jednorazowe pojemniki.

    W przypadku IBPE odbiorcami będą małe i średnie przedsiębiorstwa stosujące materiały polimerowe do wytwarzania folii opakowaniowej do żywności, folii dla rolnictwa, worków na odpady pochodzenia organicznego oraz do laminowania papieru.

    W skład zespołu kierowanego przez prof. Słomkowskiego w CBMM PAN wchodzą: doc. Tadeusz Biela i prof. Andrzej Duda, prof. Andrzej Gałęski, prof. Przemysław Kubisa i prof. Stanisław Penczek. W Instytucie Biopolimerów i Włókien Chemicznych w Łodzi nad projektem pracuje zespół kierowany przez dr Danutę Ciechańską, a na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej - przez prof. Zbigniewa Florjańczyka i dr Ludwika Synoradzkiego.

    Prace nad synteza poliestrów trwają w CBMM PAN już 35 lat. Wcześniej kierował nimi profesor Stanisław Penczek. Badania te powiązane są z wieloma innymi polskimi projektami naukowymi. - "My pracujemy nad wytwarzaniem poliestrów - tłumaczy prof. Słomkowski - ale związki te należy jeszcze odpowiednio przetworzyć, żeby mogły przybrać postać np. butelki czy prętu. I tu fundamentalne są wyniki badań zespołu prof. Andrzeja Gałęskiego z CBMM PAN. Umożliwiły one poznanie wielu istotnych zagadnień dotyczących przetwarzania polilaktydu."

    Na razie monomery, np. laktyd, z których naukowcy wytwarzają polimery, kupowane są za granicą. Ale w Polsce trwa równocześnie projekt BIOMASA, w wyniku którego ma być opracowana m.in. technologia produkcji laktydu. Prof. Słomkowski ma nadzieję, że w przyszłości uzyskanie polimerów od początku do końca możliwe będzie w Polsce, co zdecydowanie zmniejszy koszty produkcji tego materiału.

    Projekty, związane z wytwarzaniem biodegradowalnych poliestrów, prowadzone są również w innych ośrodkach badawczych, między innymi w Politechnice Łódzkiej.

    Źródło:
    PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Polilaktyd (poli(kwas mlekowy), PLA z ang. polylactic acid, polylactide) - polimer należący do grupy poliestrów alifatycznych. Jest on w pełni biodegradowalny. Otrzymuje się z odnawialnych surowców naturalnych takich jak np: mączka kukurydziana. Polihydroksyalkanolany (PHA) - polimery biodegradowalne należące do grupy poliestrów alifatycznych zbudowane ze 100 - kilku tysięcy reszt kwasów hydroksykarboksylowych. Charakteryzują się dużą różnorodnością monomerów o budowie ogólnej HO-CHR-(CH2)x-COOH, x = 1–3. Wytwarzane przez bakterie w procesie fermentacji cukrów lub lipidów jako materiał zapasowy. Znajdują zastosowanie m.in. do produkcji implantów i sztucznych tkanek oraz jako biodegradowalne tworzywa sztuczne, zarówno termoplastyczne, jak i elastomery o temperaturze topnienia od 40 do 180 °C. Polimery biodegradowalne (polimery biodegradalne, polimery biowchłanialne, ang. biodegradable polymers, bio-decomposable plastic) to tworzywa sztuczne powstałe w procesie polimeryzacji mające właściwość biodegradacji czyli rozkładu biologicznego. Polimery w pełni biodegradowalne są całkowicie przetwarzane przez mikroorganizmy na dwutlenek węgla, wodę i humus. Polimer uważa się za biodegradowalny jeśli w całości ulega rozkładowi przez bakterie w glebie lub w wodzie w ciągu 6 miesięcy. Polimery biodegradowalne mogą być rozkładane w środowisku przez mikroorganizmy takie jak bakterie i grzyby. W wielu przypadkach produktami rozkładu są dwutlenek węgla i woda.

    Włókna syntetyczne - włókna chemiczne wytwarzane w różnych procesach technologii chemicznej z polimerów nie występujących w przyrodzie (np. z poliamidów, poliestrów, poliuretanów), otrzymywanych z monomerów w procesach polimeryzacji lub polikondensacji. Proces wytwarzania włókien obejmuje m.in.: Acta Angiologica – oficjalny kwartalnik Polskiego Towarzystwa Angiologicznego oraz Polskiego Towarzystwa Chirurgii Naczyniowej wydawany przez Wydawnictwo Via Medica. Redaktorem naczelnym jest prof. Arkadiusz Jawień. Zastępcami redaktora naczelnego są: prof. Aldona Dembińska-Kieć, prof. Andrzej Dorobisz oraz prof. Małgorzata Szczerbo-Trojanowska.

    Endokrynologia Polska – dwumiesięcznik Polskiego Towarzystwa Endokrynologicznego wydawany przez Wydawnictwo Via Medica. Redaktorem naczelnym jest prof. Beata Kos-Kudła. Zastępcami redaktora naczelnego są: prof. Ewa Sewerynek, prof. Marek Bolanowski, prof. Roman Junik oraz dr hab. Tomasz Bednarczuk. Polikaprolakton (PCL) - polimer biodegradowalny, należący do grupy poliestrów alifatycznych, otrzymywany z kaprolaktonu w wyniku polimeryzacji z otwarciem pierścienia:

    Tworzywa sztuczne – materiały składające się z polimerów syntetycznych (wytworzonych sztucznie przez człowieka i niewystępujących w naturze) lub zmodyfikowanych polimerów naturalnych oraz dodatków modyfikujących takich jak np. napełniacze proszkowe lub włókniste, stabilizatory termiczne, stabilizatory promieniowania UV, uniepalniacze, środki antystatyczne, środki spieniające, barwniki itp. Termin „tworzywa sztuczne” funkcjonuje obok niepoprawnych często stosowanych żargonowych określeń takich jak np. plastik. Najbardziej poprawnym terminem obejmującym wszystkie materiały zawierające jako główny składnik polimer, bez rozróżniania, czy jest on pochodzenia sztucznego czy naturalnego, jest określenie „tworzywa polimerowe”.
    Tworzywa sztuczne – materiały składające się z polimerów syntetycznych (wytworzonych sztucznie przez człowieka i niewystępujących w naturze) lub zmodyfikowanych polimerów naturalnych oraz dodatków modyfikujących takich jak np. napełniacze proszkowe lub włókniste, stabilizatory termiczne, stabilizatory promieniowania UV, uniepalniacze, środki antystatyczne, środki spieniające, barwniki itp. Termin „tworzywa sztuczne” funkcjonuje obok często stosowanych określeń potocznych, np. plastik. Najściślejszym terminem obejmującym wszystkie materiały zawierające jako główny składnik polimer, bez rozróżniania, czy jest on pochodzenia sztucznego czy naturalnego, jest określenie „tworzywa polimerowe”.

    Czystość substancji – procentowa zawartość wagowa głównej substancji stanowiącej dany produkt, po odjęciu od niej wszystkich zanieczyszczeń towarzyszących jej w tym produkcie. Najczęściej produktem, którego czystość określa się, jest pojedynczy związek chemiczny, ewentualnie może to być ściśle określona mieszanina związków chemicznych (np. roztwór wodny o określonym stężeniu). Stopniowana jest poprzez kolejne rzędy wielkości i służy do klasyfikacji produktów, surowców lub odczynników w celach handlowych lub technologicznych. W przypadku technologii i konkretnych procedur reakcji wymagana może być nie tylko minimalna czystość potrzebna do osiągnięcia zamierzonego efektu, ale na skalę przemysłową również maksymalna – aby nie podrażać kosztów produkcji. Zazwyczaj wraz ze wzrostem czystości substancji, jeszcze szybciej rośnie jej cena, jednak dla różnych substancji koszty uzyskania tej samej czystości mogą być bardzo różne. Np. koszt uzyskania żelaza o czystości 99,9% jest znacznie wyższy od rtęci o czystości 99,9999%.

    Chemia spożywcza – dział chemii zajmujący się składem chemicznym surowców, produktów, dodatków do żywności oraz metodami i chemizmem produkcji, związkami chemicznymi dodawanymi do żywności oraz analizą chemiczną surowców, produktów żywnościowych oraz dodatków do produktów spożywczych m.in. konserwantów, barwników, regulatorów kwasowości, antyutleniaczy, wzmacniaczy smaku i zapachu i innych. Chemia spożywcza wiąże się ściśle z: inżynierią chemiczną i biochemiczną, mkrobiologią techniczną, biochemią, technologią żywności, zdrową żywnością, toksykologią oraz wszelkimi normami (m.in. UE) dotyczącymi chemii produktów żywnościowych. A dotyczy: piekarstwa, mleczarstwa, przerobu mięs, cukrownictwa, przetwórstwa warzyw i owoców, zielarstwa, produkcji substancji zapachowych, gorzelnictwa, winiarstwa, piwowarstwa, spożywczych wód mineralnych, przerobu zbóż, krochmalnictwa i innych.

    Produkcja - wszelka działalność ludzka, której celem jest wytwarzanie określonych dóbr materialnych, przynoszących zyski producentowi i zaspokajająca potrzeby społeczne. Natomiast produkcja wyrobów jest to działalność polegająca na wydobywaniu surowców mineralnych bądź przetwarzaniu surowców i materiałów na wyroby gotowe.

    Dodano: 17.02.2010. 11:42  


    Najnowsze