Transcript polimery naturalne

M4 – BIOPOLIMERY
Podział tematyczny
Jednostki uczestniczące:
Akademia Górniczo-Hutnicza – Kraków
Centrum Badań Molekularnych i Makromolekularnych - Łódź
Centrum Chemii Polimerów – Zabrze
Instytut Chemii Przemysłowej - Warszawa
Instytut Włókien Naturalnych – Poznań
Politechnika Krakowska – Kraków
Politechnika Szczecińska - Szczecin
Politechnika Wrocławska - Wrocław
Biopolimery
to polimery występujące naturalnie
w organizmach żywych,
które są przez nie produkowane
wg Wikipedia
Biopolimery
podział I – rodzaj

polimery naturalne
- polisacharydy - takie jak celuloza, skrobia,
pektyna, chityna, glikogen itp.
- polinukleotydy - DNA i RNA
- polipeptydy - czyli białka (W tym białka
enzymatyczne)
- inne - np. lignina, inulina, kauczuk naturalny,
melaniny
Biopolimery
podział II - pochodzenie
rośliny
(słoma, drewno, oleje palmowe,
drzewo kauczukowe, bambus, len,
kukurydza itd.)
 bakterie
 zwierzęta (skorupiaki)

Biopolimery














podział III forma
włókna naturalne (np. celuloza)
pianki i kompozyty biopolimerowe
agrotworzywa, żywice otrzymywane z tzw. "nowego węgla”
(zbóż, traw i odpadów rolniczych)
- biomasa i biokompozyty bazujące na słomie
biopaliwa
biokompozyty polimerowe (termoutwardzalne, termoplastyczne)
bionanokompozyty
powłoki biopolimerowe
bioelastomery
żele
białka (przemysł spożywczy, farmaceutyczny, kosmetyczny)
ekopolimery
polimery biodegradowalne (np. polihydroksykwasy (medycyna))
kauczuk naturalny
…???...
Biopolimery
podział IV Przemysł:
zastosowanie
 spożywczy
 farmaceutyczny
 medyczny
 kosmetyczny, chemii gospodarczej
 włókienniczy
 budowlany i meblarski
 motoryzacyjny, lotniczy
 opakowań
 sportowy
 artykuły dziecięce (np. zabawki, wyposażenie placów
zabaw, kleje, kredki)
 paliwowo-energetyczny
Lp
Jednostka
Imię i nazwisko
Tematyka
AGH
Kraków
Jan Chłopek
Stanisław Błażewicz
Roman Pampuch
Jadwiga Laska
Biopaliwa
Upłynnianie węgla
Nanobiokompozyty
2
Politechnika
Krakowska
Stanisław
Mazurkiewicz
Sylwia Łagan
Jolanta Polaczek
Poliole, poliuretany
Biokompozyty
3
Centrum Chemii Marek Kowalczuk
Grażyna Adamus
Polimerów
Janusz Kasperczyk
PAN; Zabrze
1
4
Instytut
Włókien
Naturalnych:
Poznań
Ryszard Kozłowski
Krzysztof Bujnowicz
Joanna FoksowiczFlaczyk
Jolanta Batog
Judyta Walentowska
Polimery biodegradowalne
Poli(kwas mlekowy)
Włókna naturalne
Polisacharydy
Lignina,,
Ekspert
Marcin
Struszczyk,
Tricomed
Lp
Jednostka
Politechnika
5 Szczecińska
Imię i nazwisko Tematyka
Mirosława El Fray
6 Instytut Chemii Izabella Legocka
Przemysłowej;
Warszawa
7
8
Ewa Rudnik
Centrum Badań
Molekularnych
Stanisław Penczek
i
Ewa Piórkowska
Makromolekul.
PAN; Łódź
Politechnika
Wrocławska
Bożena Kolarz Marek
Bryjak
Marek Kozłowski
Andrzej Trochimczuk
Ekspert
Poliestry, politioestry.
Kauczuk naturalny
Polifosforany
Dr inż. Jan
Białka i kompleksy białkowe Gołębiewski;
Metalchem
Bioaktywne funkcjonalne
polimery
Dariusz
Pietrzykowski,
Jelfa
Anna Olejnik,
KGHM
Szczegóły
Włókna naturalne (IWN):
•
•
•
•
•
•
Skład chemiczny włókien naturalnych (celuloza, hemicelulozy,
lignina itd.)
Charakterystyka włókien otrzymywanych z różnych roślin, liści,
nasion, owoców
Pozyskiwanie materiału roślinnego; procesy przetwórcze;
modyfikacja chemiczna celulozy; odnawialne źródła celulozy –
prognozy;
Technologie produkcji włókien naturalnych; obróbka końcowa
Porównanie włókien naturalnych i sztucznych
Wykorzystanie włókien naturalnych w różnych gałęziach przemysłu
i w życiu codziennym - prognozy
Szczegóły c.d.
Polisacharydy (IWN):
• Skrobia i aquażele; kleje skrobiowe; modyfikacja chemiczna skrobii
w zależności od zastosowań
• Celuloza – wykorzystanie inne niż włókna (np. produkcja papieru,
przemysł budowlany i meblarski); MCC w przemyśle
farmaceutycznym (wypełniacz tabletek) i spożywczym (zagęstnik);
pozyskiwanie i technologia przetwórstwa; przerób i wykorzystanie
odpadów papierowych
• Chityna, chitozan
• Alginiany, ksantoniany, hialuroniany itp.
• Egzopolimery – żele termoodporne
Lignina (IWN):
• Wszystkie rodzaje lignin w zależności od technologii produkcji
(hydolizowana, siarczanowa, ligninosulfoniany itp.)
• Otrzymywanie ligniny z roślin modyfikowanych genetycznie – metoda
na modyfikację właściwości ligniny
• Wykorzystanie lignin
Szczegóły c.d.
Polimery biodegradowalne (CChP):
•
•
•
•
•
•
Celuloza modyfikowana chemicznie
Poli(kwas mlekowy) i jego kompozyty jako materiał biodegradowalny
Polilaktyd
Skrobia i jej blendy z innymi biopolimerami
Poliestry jako materiały biodegradowalne
Produkcja opakowań; procesy przetwórcze; odnawialne źródła
biopolimerów; prognozy
• Bakterie, grzyby i enzymy w procesach biodegradacji
Poli(kwas mlekowy) PLA (CChP):
•
•
•
•
Technologie otrzymywania kwasu mlekowego, laktydu i polimerów
Wykorzystanie biomasy do produkcji kwasu mlekowego
Technologie syntezy i przetwórstwa PLA
L,D-PLA i kopolimery
Szczegóły c.d.
Poliestry (PSz):
• Poli(-hydroksykwasy) np. poli(hydroksymaślan-cohydroksywalerianian) PHBV, polihydroksymaślan PHB;
• Poli(-hydroksykwasy) np. PLA, poli(kwas glikolowy) PGA
• Polihydroksyalkaniany (vel polihydroksyalkanoaty) PHA np. poli(kaprolakton) PCL
• Poli(dikarboksylany alkilenowe) i ich kopolimery np. Poli(sukcynian
butylenu) PBS, poli(sukcynian butylenu-co-adypinian butylenu) PBSA
• Poliestry alifatyczno-aromatyczne
• Otrzymywanie poliestrów w procesie fermentacji bakteryjnej cukrów
i kwasów tłuszczowych
• Otrzymywanie PHB z masy lignocelulozowej
• Zastosowania biopoliestrów – aktualne i prognozy
• Włókna produkowane w oparciu o 1,3-propanodiol pozyskiwany z
surowców odnawialnych
• Politioestry (poliestry zawierające w łańcuchu głównym atomy siarki
zamiast tlenu) – bardzo skuteczne działanie antybakteryjne –
zastosowanie w implantach
Szczegóły c.d.
Poliole (PK):
• Wyodrębnianie z olejów roślinnych, węglowodanów, drewna, ligniny,
drzew nerkowca i korkowca
• Modyfikacja chemiczna oleju sojowego, rzepakowego oraz
palmowego technologie modyfikacji
• Wykorzystanie jako substraty do otrzymywania poliuretanów
Poliuretany (biobased) (PK):
• Synteza na bazie surowców naturalnych: z polioli (z olejów
roślinnych itp.) i diizocyjanianów (pozyskiwanych z przerobu ropy
naftowej)
• Porównanie właściwości z tradycyjnymi poliuretanami (czyli
otrzymywanymi tylko w oparciu o ropę naftową); poliuretany
rozgałęzione i usieciowane; poliuretany sztywne, elastyczne i pianki
PUR
• Zastosowania biobased poliuretanów
Szczegóły c.d.
Biopaliwa (AGH):
• surowce do produkcji biopaliw
• skład chemiczny biopaliw – biopolimery (porównanie wartości
energetycznych)
• Prognozy rozwoju przemysłu biopaliw
Upłynnianie węgla (AGH):
• Mikrobiologiczna modyfikacja węgla kamiennego i brunatnego z
wykorzystaniem bakterii i grzybów; wykorzystanie produktów w
syntezach biotechnologicznych i chemicznych; odzyskiwanie terenów
pokopalnianych;
• Enzymatyczna modyfikacja węgla (depolimeryzacja); kwasy
humusowe (huminowe)
• Biologiczne odsiarczanie węgla
• Biotechnologiczna konwersja węgla do produktów ciekłych
(otrzymywanie PAH)
Szczegóły c.d.
Nanobiokompozyty (AGH):
• Nanokompozyty celulozy (celuloza microfibrylarna MFC i celuloza
mikrokrystaliczna (MCC) ); otrzymywane zarówno z roślin jak i
celuloza bakteryjna – wyodrębnianie i dyspergowanie w matrycy
polimerowej;
• Lateksy mikrocelulozy z klasycznymi polimerami
• Wyzwania technologiczne w otrzymywaniu nanokompozytów
celulozowych;
• Porównanie właściwości nanocelulozy z klasyczną
• Mikrokompozyty lignocelulozowe.
• Pianki mikrokomórkowe
• Wykorzystanie białek i DNA w mikroelektronice i mikromechanice
• Wykorzystanie DNA w projektowaniu nanoprzewodników
• Nanocząstki metali szlachetnych (Au, Ag) funkcjonalizowane DNA –
produkcja sensorów
• Bionanocząstki (chitozan, poli-L-lizyna, PLA itp.) wykorzystywane
do transportu leków w organiznie
• Dodatek bionanocząstek w implantach poprawia biozgodność
Szczegóły c.d.
Białka i kompleksy białkowe (CBMiM):
•
•
•
•
•
•
•
Wykorzystanie białek i enzymów w biotechnologii
Kwas poli--glutanowy
Jedwab
Spider silk z roślin trangenicznych
Białka włókniste produkowane przez mikroorganizmy
Wykorzystanie protein i DNA w mikroelektronice i mikromechanice
Bioemulsany (białka i polisacharydy produkowane przez
mikroorganizmy, wykorzystywane w przemyśle petrochemicznym)
• Wykorzystanie protein w przemyśle spożywczym i kosmetycznym
• Melanina (pigment) wyodrębnianie z tkanek, synteza chemiczna,
zastosowanie w rolnictwie
Szczegóły c.d.
Polifosforany (IChP):
• Nawozy, detergenty, kosmetyki, leki
• Zastosowanie oczyszczalniach ścieków
• Zastosowanie w biotechnologii (regeneracja ATP in vitro)
Kauczuk naturalny (IChP):
• produkcja kauczuku naturalnego, zasoby, prognozy, porównanie z
gumą syntetyczną
Szczegóły c.d.
Biokompozyty (PK): stosowane głównie jako kompozyty strukturalne
(lekkie materiały konstrukcyjne) (zastosowania medyczne – W2).
• Kompozyty celulozowe (włókna celulozowe z estrami celulozy)
• Blendy ligniny z polimerami syntetycznymi (np. poliolefinami,
poliestrami, PVA, PEO itp.)
• Biokompozyty PLA (w tym PLLA poli(L-kwas mlekowy))
• Kompozyty polilaktydowe
• Kompozyty poliuretanowe z włóknami naturalnymi
• Żywice oparte na oleju sojowym: akryloepoksydowany olej sojowy
(AESO) wzmacniany włóknami naturalnymi
• Biokompozyty termoplastyczne i termoutwardzalne
• Pianki poliizocyjanuranianowe
• Pianki skrobiowe
• PHBV napełniony skrobią
• Lekkie betony ( z aquażeli)
• Poliestry naturalne modyfikowane włóknami naturalnymi
• Technologie otrzymywanie i przetwórstwo biokompozytów (VARTM,
SCRIMP)
• Wykorzystanie biomasy (np.odpadów rolniczych) do otrzymywania
biokompozytów
Szczegóły c.d.
Bioaktywne polimery funkcjonalne (PWr)