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 polimery naturalne 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

podział II - pochodzenie 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 …???...

podział IV - zastosowanie Biopolimery podział IV - zastosowanie Przemysł: 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

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-co-hydroksywalerianian) 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)