PHB Polyhydroxybutyrát – plast z bakterií

Polyhydroxyalkanoáty (PHA) patří do sloučenin PHA a byly objeveny již v roce 1926, kdy Lemoigne izoloval a popsal polyhydroxybutyrát (PHB) produkovaný bakterií Bacillus megaterium. Na konci 50. let minulého století byla prokázána přítomnost PHB jako zásobní formy energie a uhlíku u řady bakterií.  PHB ale není pouze v mikroorganismech jako zásobárna materiálu, ale podle posledních výzkumů je také všudypřítomnou složkou přírody. Poslední výzkumy vedly k objevení velmi rozsáhlé produkce PHB v mikroorganismech, v eukaryotech, např. v různých tkáních rostlin, orgánech živočichů (hovězí srdce, kuřecí játra, vepřové ledviny) a v lidské krevní plazmě. (13)

Příklad stavby bakteriální buňky, zdroj https://eluc.kr-olomoucky.cz/verejne/lekce/21

Jednoduše by se současná výroba PHB dala popsat takto:

V prostředí, kde se nachází omezené množství dusíku a fosforu, ale dostatek uhlíku, jsou některé bakterie schopny vytvářet si energetické zásoby v podobě PHB. K tomu je nutné, aby tyto bakterie byly v určitém období svého růstu vystaveny stresu například v podobě chemických účinků přidané chemikálie, teploty aj. Tyto energetické zásoby by při standardním dalším vývoji bakterie použity k růstu například tehdy, pokud by se vyčerpala zásoba uhlíku v prostředí.

V buňkách bakterií se tyto polymery vyskytují v amorfní formě (bez pravidelné krystalové struktury) a jsou nerozpustné ve vodě. Pokud ale dojde k porušení buněk fyzikálními procesy jako je zahřívání, sušení, mražení a tání, opakovaná centrifugace a reakce za přítomností kyselin a organických rozpouštědel, polymer rychle přechází z přírodní amorfní formy na polokrystalickou formu.

Výrobu je možné vidět v následující prezentaci (ostatní informace v prezentaci by bylo nutné ověřit):

Vyráběný PHB je termoplast, odpuzující vodu, dobře rezistentní proti ultrafialovému záření a špatnou rezistencí proti kyselinám a zásadám.

Biodegradabilita

Při posuzování biodegradability je nutné vždy posuzovat konkrétní výrobky z materiálu, protože vždy jsou přimíchávány různá aditiva k zlepšení některých vlastností.

Byla provedena studie (14), kde byla zkoumána biodegradace více druhů PHB fólie v půdě v úrodné zahradě s pH 7,30 a vlhkostí 80% při 30 ° C (University Science of Malaysia, USM). Fólie byly rozřezány na kousky (1 cm x 1 cm) a umístěny uvnitř nedegradovatelných síťových sáčků. Síťové sáčky byly ponořeny do půdy 10 cm od povrchu po dobu 6 týdnů.

Výsledky:

Procento degradace PHB fólií po 6 týdnech, zdroj (14)
Fyzikální změny v povrchové morfologii polymerních desek byly detekovány použitím světelného mikroskopu. Takové změny zahrnují trhliny, otvory, postupné ztráty dílů a změny barev. PHB nanovlákna a PHB-TiO2 kompozitní nanovláknité fólie byly úplně degradovány po 3 týdnech. Bylo zjištěno, že PHB fólie ošetřované ultrafialovým (UV) světlem mají více trhlin ve srovnání s těmi, které byly bez UV ošetření. Je tedy zřejmé, že UV záření hrálo úlohu při urychlení procesu degradace (14)

Zdroje

Napsat komentář