• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Polilaktyd jako tworzywo sztuczne XXI wieku?

    04.07.2011. 16:23
    opublikowane przez: Gronek Kamil

    Od niedawna grupa naukowców dyskutuje nad potencjalnym zastosowaniem polilaktydu (PLA) jako polimeru biomedycznego, biodegradowalnego otrzymywanego z surowców naturalnych.

    Głównym substratem używanym do wytwarzania związków wielkocząsteczkowych jest ropa naftowa. Zaletą polimerów z niej otrzymywanych jest długoletnia trwałość, która wiąże się z nagromadzeniem odpadów. Dlatego ośrodki naukowe dążą do otrzymania związków ulegających biodegradacji (rozkładu przez mikroorganizmy do i ), do których zalicza się polimery naturalne lub ich pochodne.

    Wykorzystanie surowców pochodzenia naturalnego, między innymi produktów rolnych, może być konkurencją do recyklingu tworzyw, które nie ulegają degradacji biologicznej, oraz pozwoli zmniejszyć zużycie światowych zasobów ropy naftowej.

    Najbardziej zaawansowane postępy technologiczne dotyczą otrzymywania PLA, czyli poli(kwasu mlekowego). Wyjściowym substratem do jego syntezy jest kwas mlekowy (LAc), który otrzymywany jest z fermentacji węglowodanów pochodzących z: ziemniaków, kukurydzy, buraków cukrowych. Największą wydajność tego procesu (ok. 95%) uzyskuje się z zastosowaniem bakterii z rodzaju Lactobacilli, które przekształcają heksozy w kwas mlekowy.

    Ze względu na wspomniane wyżej właściwości polilaktyd ma zastosowanie biomedyczne (jako substancje transportujące leki, implanty ortopedyczne i dentystyczne) oraz termoplastyczne tworzywo sztuczne, zdolne do degradacji hydrolitycznej (proces odwrotny do polikondensacji) lub biologicznej. Jego potencjalne wykorzystanie dotyczy produkcji produktów jednorazowych, opakowań na żywność, folii, elementów wyposażenia wnętrz.

    Produkty wykonane z PLA charakteryzują się wysoką trwałością. W organizmie człowieka ulegają rozkładowi do niskocząsteczkowych, nietoksycznych związków, które mogą być wydalone z ustroju.

    Do czynników, od których zależy degradacja polilaktydu, zalicza się: pH, masę molową polimeru, temperaturę i stężenie katalizatorów (np.enzymów).
    Wytwarzaniem PLA na skalę masową zainteresowały się spółki m.in. Cargill-Dow (USA), Toyota (Japonia) i inne.

    Z dotychczasowych badań wynika, że polilaktyd ma szansę stać się polimerem XXI wieku. To tworzywo w sposób właściwy pozwala wykorzystać jego walory użytkowe, surowcowe oraz ekologiczne.


    Bibliografia:
    A. Duda, Przemysł chemiczny, 82/8-9(2003)

    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. Celuloid – najstarsze termoplastyczne (mięknie w temp. ok. 90°C) tworzywo sztuczne. W jego skład wchodzą: nitroceluloza (70-74%), kamfora (20-30%) oraz barwniki i wypełniacze (1,5-3%). Tworzywo to otrzymuje się przez plastyfikację azotanu celulozy w kamforze. Jest łatwopalne, a także mało odporne na działanie związków chemicznych oraz światła. Rozpuszcza się w estrach, ketonach oraz mieszaninie alkoholu z eterem. Kwasy humusowe (kwasy próchnicowe) – mieszanina wielkocząsteczkowych związków organicznych o zmiennym składzie (w zależności od składu materii organicznej, z której powstają) i charakterze kwasowym, wchodzących w skład próchnicy glebowej i roztworów wód naturalnych. Tworzą się one w biochemicznych procesach rozkładu związków organicznych budujących żywe organizmy. Budowa tych wyjątkowo skomplikowanych związków nie jest jeszcze do końca poznana, dlatego najczęściej rozpatruje się je na zasadzie różnic pomiędzy różnymi rodzajami tych substancji. Wyróżnia się dwie podstawowe grupy tych związków, kwasy fulwowe oraz huminowe:

    Asfalt – materiał (lepka ciecz lub skała) pochodzenia naturalnego (asfalt naturalny) lub otrzymywany jako jedna z frakcji przerobu ropy naftowej (asfalt ponaftowy), o konsystencji stałej lub półstałej o barwie od ciemnobrązowej do czarnej. Jest on układem koloidalnym o dużej trwałości, składającym się z dwóch faz: rozproszonej (asfalteny) i rozpraszającej (oleje). Jest stosowany do budowy nawierzchni dróg, do produkcji papy oraz jako materiał izolacyjny (lepik asfaltowy) a także składnik farb. Jest to mieszanina wielkocząsteczkowych węglowodorów łańcuchowych, cyklicznych oraz związków heterocyklicznych. O jakości asfaltu decyduje jego temperatura mięknienia, ciągliwość, stopień penetracji, łamliwość. Należy do tak zwanych bitumin. Mleczan wapnia – organiczny związek chemiczny, sól wapniowa kwasu mlekowego. Jest białym krystalicznym ciałem stałym. Otrzymuje się go działając węglanem wapnia na kwas mlekowy. Stosowany jest jako dodatek do żywności (E327) oraz w medycynie.

    Tworzywo termoplastyczne – tworzywo sztuczne, które w określonej temperaturze i ciśnieniu zaczyna mieć własności lepkiego płynu. Tworzywa termoplastyczne można kształtować przez tłoczenie i wtryskiwanie w podwyższonej temperaturze a następnie szybkie schłodzenie do temperatury użytkowej. Pot – wydzielina gruczołów potowych. Składa się głównie z wody (~ 98%), soli (NaCl) (0,6-0,8 %), tłuszczów, mocznika, kwasu moczowego, amoniaku, kwasu mlekowego, węglowodanów, związków mineralnych (zawierających np. potas, wapń, magnez, żelazo). Jego skład zależy przede wszystkich od tego czy jest to pot wydzielany „przerywanie” (tj. fizjologicznie bez zwiększonej regulacji ciepłoty ciała; wydzielanie periodyczne – jedne gruczoły wydzielają, podczas gdy inne pozostają nieaktywne) czy wydzielany „stale”, (tzn. w okresie zwiększonej aktywności fizycznej lub zwiększonego stresu). Stężenie związków w pocie wzrasta przy wydzielaniu periodycznym, z powodu zwrotnego wchłaniania wody w kanalikach wyprowadzających. Zależy również od spożywanych pokarmów, warunków klimatycznych, czynników hormonalnych oraz współistniejących schorzeń.

    β-Jasmonidy (jasmoniany) – grupa organicznych związków chemicznych, do której zalicza się kwas jasmonowy, jasmonian metylu, kwas kukurbinowy (będący zredukowaną pochodną kwasu jasmonowego) oraz kilka stereoizomerów tych związków wykazujących aktywność biologiczną. Struktura jasmonidów jest podobna do prostaglandyn (hormonów zwierzęcych). Pot – wydzielina gruczołów potowych. Składa się głównie z wody (~ 98%), soli (NaCl) (0,6-0,8 %), tłuszczów, mocznika, kwasu moczowego, amoniaku, kwasu mlekowego, węglowodanów, związków mineralnych (zawierających np. potas, wapń, magnez, żelazo). Jego skład zależy przede wszystkich od tego czy jest to pot wydzielany „przerywanie” (tj. fizjologicznie bez zwiększonej regulacji ciepłoty ciała; wydzielanie periodyczne – jedne gruczoły wydzielają, podczas gdy inne pozostają nieaktywne) czy wydzielany „stale”, (tzn. w okresie zwiększonej aktywności fizycznej lub zwiększonego stresu). Stężenie związków w pocie wzrasta przy wydzielaniu periodycznym, z powodu zwrotnego wchłaniania wody w kanalikach wyprowadzających. Zależy również od spożywanych pokarmów, warunków klimatycznych, czynników hormonalnych oraz współistniejących schorzeń.

    Mleczan cyrkonu – organiczny związek chemiczny, sól cyrkonowa kwasu mlekowego. Stosowany w niektórych dezodorantach, jednak podejrzewany jest o powodowanie podrażnień skóry. Znajduje także zastosowanie w przemyśle petrochemicznym przy wydobyciu ropy naftowej.

    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”.

    Dodano: 04.07.2011. 16:23  


    Najnowsze