Plastics_12_2012

w w w . p l a s t i c s . r u 162 СПЕЦТЕМА /БИО- И НАНОМАТЕРИАЛЫ П Л А С Т И К С № 1 2 ( 1 1 8 ) 2 0 1 2 Процесс ферментации задействует микроорганизмы для разложения органи- ческих веществ в отсутствие кислорода. В современных процессах используются соз- данные методами генетической инженерии микроорганизмы, специально предназна- ченные для условий, при которых проис- ходит ферментация. Для создания биопо- лимеров и биопластиков существуют два пути ферментации: — бактериальная полиэфирная фермен- тация, в которой задействованы бактерии Ralstonia Eutropha. Эти бактерии исполь- зуют сахар собранных растений (например, зерна) для питания собственных клеточных процессов, побочным продуктом которых является полиэфирный биополимер, впо- следствии извлекаемый из бактериальных клеток; — ферментация молочной кислоты, ко- торая получается методом ферментации из сахара, во многом схожим с процессом, применяемым для прямого производства по- лиэфирных полимеров с участием бактерий. Однако в данном процессе ферментации побочным продуктом является молочная кислота, которая затем обрабатывается тра- диционным способом полимеризации для изготовления полимолочной кислоты. Растения обладают большим потенциа- лом, чтобы стать сырьем для производства пластмасс. Этот потенциал можно макси- мально реализовать при помощи генной инженерии. Полученные гены можно вво- дить в зерно, применяя технологии, позво- ляющие разрабатывать новые пластиковые материалы с уникальными свойствами. Это дало ученым возможность создать растение, содержащее ферменты, которые бактерии используют для производства полимеров путем превращения солнечного света в энергию. Ученые перенесли ген, кодирующий этот фермент, в растение, обеспечив возможность производства полимера в клеточных процес- сах этого растения. После сбора урожая по- лимер выделяется из растения при помощи растворителя. Получающаяся в результате этого процесса жидкость подвергается дис- тилляции для отделения растворителя от по- лученного полимера. Большинство биоразлагаемых пластмасс относятся к классу полиэфиров, хотя неко- торые производятся из других материалов, таких как, например, модифицированный крахмал. Обладая хорошими механическими свойствами, ароматические полиэфиры, та- кие как полиэтилентерефталат, в то же вре- мя устойчивы к микробному воздействию. Алифатические полиэфиры, напротив, значительно легче разлагаются, но они не обладают такой прочностью, какая свой- ственна ароматическим полиэфирам. Для того чтобы улучшить физические свойства алифатических полиэфиров, разработчики иногда добавляют другие мономеры к их молекулярным цепям: либо алифатические, либо ароматические. Полигидроксиалканоаты Полигидроксиалканоаты представляют собой алифатические полиэфиры. К чис- лу наиболее значительных представителей этого семейства относятся полигидроксибу- тират, полигидроксивалерат, полигидрокси- бутират согидроксивалерат, полигидрокси- гексаноат. Полигидроксигексаноаты создаются за счет бактериальной ферментации сахаров растительного происхождения, таких как глюкоза. Полимеры накапливаются в бак- териальных клетках, откуда их необходимо извлекать. Молекулярные массы продуктов из по- лигидроксиалканоатов находятся в диа- пазоне от тысяч до миллионов, а их уд- линение при разрыве составляет от 5 до более чем 1000 процентов. Их способность к увлажнению и пригодность к нанесению печати охватывает диапазон от ПЭТ до по- липропилена, они обладают стойкостью к УФ-облучению. Эти полимеры стабильны в водной среде, однако поддаются биологиче- скому разложению в морской воде, почве, в средах компостирования и переработки от- ходов. В число применений полигидроксиалка- ноатов входят биоразлагаемые упаковочные материалы и формованные изделия, не- тканые материалы, одноразовые салфетки и предметы личной гигиены, пленки и во- Фото FKuR