Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Ryżowe biodegradowalne tworzywa sztuczne
12.08.2014 , Tagi: biotworzywa, bioplastiki, ryż, skrobia
Naukowcy z Finlandii przekształcili skrobię ryżową do biodegradowalnego tworzywa sztucznego o wysokiej wytrzymałości mechanicznej i dobrej odporności cieplnej. To ważny krok w kierunku bioplastików – wykonanie z prostych i trwałych środków ma potencjalne zastosowanie w pakowaniu żywności oraz materiałów biomedycznych.

Fińscy naukowcy z Aalto University wykonali przezroczysty, biodegradowalny bioplastik ze skrobi ryżowej. Otrzymany materiał charakteryzuje się bardzo dużą wytrzymałością mechaniczną i odpornością cieplną.  "Tworząc nowe biotworzywa możemy zapewnić więcej opcji i zwiększyć ich zastosowanie" – komentują autorzy badania.

Skrobia jest polisacharydem przechowywanym jako źródło energii u większości roślin zielonych takich jak kukurydza, ziemniak, pszenica i ryż. Do tej pory skrobia ryżowa była często niedoceniana jako źródło budulcowe do tworzenia bioplastików.  Największym wyzwaniem dotychczasowych prac badawczych opierających się na tym polimerze były właściwości termoplastyczne otrzymanego produktu. Przy zastosowaniu techniki opartej na traktowaniu skrobi ciepłem i wodą, można było dotychczas otrzymać z niej tworzywo sztuczne. Problem polegał jednak na tym, że utworzone w ten sposób bioplastiki bardzo szybko ulegały ponownej rekrystalizacji i degradacji. Aby przeciwdziałać temu zjawisku poszukiwano cząsteczek, których zadaniem byłoby umocnienie wiązań wodorowych w polimerze. Niestety dotychczas znane molekuły były bardzo podatne na migrację, co w konsekwencji prowadziło do trochę tylko opóźnionej w czasie degradacji całej struktury.

Zespół w swojej pracy wykorzystał cząsteczkę AEEP (aminoethoxy ethanol substituted phosphazene). Zawiera ona sześć związanych kowalencyjnie grup bocznych podstawionych nukleofilowo. Jej gwieździsta struktura przy połączeniu z rdzeniem całości skutecznie uniemożliwia migrację. Ramiona AEEP umacniają wiązania wodorowe, dzięki czemu całość jest bardzo odporna na działanie czasu i temperatury. Autorzy podkreślają, że nie zaobserwowali migracji cząsteczek przez ponad dwumiesięczny okres czasu, a sam materiał będzie stabilny (nie wykazuje kleistości) przez okres około jednego roku. Naukowcy zaznaczają w swojej publikacji, że charakterystyczna gwieździsta budowa cząsteczki może okazać się kluczowa do tworzenia wytrzymałych  biopolimerów ze skrobi ryżowej. Podkreślają, że AEEP łączy zalety skuteczności we wzmacnianiu wiązań wodorowych (charakterystyczne dla małych cząsteczek stosowanych dotychczas) z funkcjonalnością cząsteczek większych(nie migrują), które do tej pory nie były stosowane ze względu na słabsze właściwości wspierania polimeryzacji.

Obecnie, znacznie przeważająca część bio-materiałów produkowana jest z celulozy. Na tym polimerze prowadzonych jest również najwięcej badań. Warto więc spojrzeć również w kierunku alternatywnych źródeł pozyskiwania bioplastików. Zaletą tego typu materiałów jest przede wszystkim to, że ulegają całkowitemu rozpadowi znacznie szybciej niż zwykłe plastiki, dzięki czemu nie zanieczyszczają tak bardzo środowiska. "Zmniejszenie produkcji odpadów niedegradowalnych i korzystanie w zamian z biotworzyw z pewnością będzie korzystne dla środowiska." – podsumowują autorzy badania.

Źródła
V P S Nykänen et al, An efficient and stable star-shaped plasticizer for starch: cyclic phosphazene with hydrogen bonding aminoethoxy ethanol side chains, Green Chemistry, 2014
http://www.rsc.org/chemistryworld/2014/07/starch-biodegradable-plastic-star-plasticiser
KOMENTARZE
Newsletter