مزاياي بيوپليمر - نسخه‌ی قابل چاپ +- تالار گفتگوی کیش تک/ kishtech forum (http://forum.kishtech.ir) +-- انجمن: پردیس فناوری کیش (http://forum.kishtech.ir/forumdisplay.php?fid=1) +--- انجمن: صنعت نفت، گاز و پتروشیمی (http://forum.kishtech.ir/forumdisplay.php?fid=70) +--- موضوع: مزاياي بيوپليمر (/showthread.php?tid=44497)

مزاياي بيوپليمر - Mojtaba Reisi - 28-08-2020 http://kishindustry.com/ پليمر هاي متداول امروزي از نفت خام ساخته مي شوند كه با توجه به محدود بودن منابع نفتي بايد به تدريج با بيوپليمر ها كه از منابع تجديد شونده ساخته مي شوند، جانشين شوند. بيوپليمر از نظر بيوشيمي دان ها عبارت است از ماكرومولكول هاي بيولوژي كه از تعداد زيادي زير واحد كوچك و شبيه به هم كه با اتصال كووالانسي به هم متصل شده اند ويك زنجيره طولاني را ايجاد مي كنند، ساخته شده اند. در روند طبيعي، بيوپليمر ها و يا همان ماكرومولكول ها، تركيبات داخل سلولي هستند كه قابليت زنده ماندن را به ارگانيسم در شرايط سخت محيطي مي دهند. مواد بيوپليمري در شكل هاي گوناگوني توسعه يافته اند؛ بنابراين ظرفيت استفاده در صنايع گوناگون را دارند. توسعه مواد بيوپليمري به چنددليل اهميت دارد. اول اين كه اين مواد بر خلاف پليمر هاي امروزي كه از مواد نفتي به دست مي آيند، به محيط زيست برگشت پذير هستند؛ بنابراين موادآلوده كننده محيط زيست به شمار نمي آيند. در اين خصوص مواد بيوپليمري در ساخت پلاستيك ها به دو صورت استفاده قرار مي شوند. اول استفاده از پلاستيک هايي كه درآنها يک ماده تخريب پذير(مانند نشاسته) به يک پلاستيک متداول (مانندپلي اتيلن) اضافه مي شود، درنتيجه اين ماده به افزايش سرعت تخريب پلاستيک کمک مي کند. اين مواد چند سالي هست که وارد بازار شده اند و با آن که کمک زيادي به کاهش زباله هاي پلاستيکي کرده اند، اما به دليل اين که در آنها از همان پلاستيک هاي متداول تخريب ناپذير استفاده مي شود و استفاده از مقدار زيادي مواد تخريب پذير در پلاستيک ويژگي آن را تضعيف مي کند، موقعيت چندان محکمي ندارند. دوم استفاده از پلاستيک هاي تخريب پذير ذاتي است که به دليل ساختمان شيميايي خاص به وسيله باکتري ها، آب يا آنزيم ها در طبيعت تخريب مي شوند و خيلي سريع تر از نوع اول به محيط زيست بر مي گردند، دردرجه دوم اهميت مواد بيوپليمري به وسيله موجودات زنده ساخته مي شوند و در نتيجه در چرخه ساخت و تجزيه مواد بيولوژيك قرار مي گيرند، پس هيچ گاه منابع آن محدود و تمام شدني نيست، در حالي كه مواد پليمري و پلاستيكي امروزي از سوخت هاي فسيلي ساخته مي شود كه منابع آن محدود و تمام شدني است. هر چند اين منابع در حال حاضر و به ويژه در كشور ما به وفور يافت مي شوند، ولي روزي تمام خواهند شد. سومين مزيت بيوپليمر ها، اقتصادي بودن اين مواد است، زيرا توليد بيوپليمر نياز زيادي به كارخانه و صنعت پيشرفته ندارد و با حداقل امكانات مي توان به توليد آن مبادرت ورزيد. همچنين قيمت بالاي نفت خام، كشور ها را به سوي استفاده از اين مواد سوق داده است. هر چند امروزه براي کاربردهاي بسيار خاص مانند نخ بخيه جراحي(نخ بخيه حل شونده) به کار مي روند، ولي ديري نخواهد پاييد كه به استفاده گسترده از اين پليمر ها توجه خواهد شد. سه گروه از موجودات زنده مي توانند بيوپليمرها را توليد كنند كه عبارتند از:گياهان، جانوران و ميكروارگانيسم ها كه از اين ميان گياهان و ميكروارگانيسم ها اهميت بيشتري دارند. گياهان توليدكننده بيشترين تحقيقات بيوپليمري روي مهندسي ژنتيك گياهان توليدكننده فيبر مانند كتان، كنف و ... متمركز شده است. به عبارت ديگر، توسعه واكنش هاي مولكولي درون سلولي گياهان كه به توليد مواد بيوپليمري منجر مي شود، مورد توجه مهندسان ژنتيك و بيوتكنولوژي قرار گرفته است. مواد بيوپليمري كه در سلول هاي گياهي ساخته مي شود، بيشتر از جنس پلي هيدروكسي بوتيرات (PHB) است. اين ماده از نظر خصوصيات فيزيكي و مكانيكي بسيار شبيه پلي پروپيلن حاصل از مواد نفتي است. امروزه با همسانه سازي كردن ژن توليد كننده پليمر پلي هيدروكسي بوتيرات در گياهان معمولي كه قابليت توليد بيوپليمر را ندارند، توانسته اند اين محصول پليمري را به طور انبوه توليد كنند. گياهان، نيشكر، يونجه، درخت خردل و ذرت براي توليد اين بيوپليمر از طريق مهندسي ژنتيك انتخاب شده اند كه ژن توليد كننده اين پليمر به داخل ژنوم اين گياهان وارد مي شود و گياه يادشده را به ساختن بيوپليمر پلي هيدروكسي بوتيرات قادرمي سازد. ارگانيه هاي توليدكننده بيوپليمر ها درحدود 80 سال قبل براي نخستين بار بيوپليمر پلي هيدروكسي بوتيرات از باكتري باسيلوس مگاتريوم جدا سازي شد. ازآن پس دانشمندان بيوپليمر به دنبال يافتن راه هايي هستند كه توليدات بيوپليمري باكتريايي را توسعه دهند و به صورت تجاري درآورند. بيوپليمر هايي كه سلول هاي باكتريايي قادر به توليد آن هستند و از آنها جداسازي شده اند، عبارتند از: پلي هيدروكسي آلكانوات (PHA)، پلي لاكتيك اسيد (PLA) و پلي هيدروكسي بوتيرات (PHA). اين بيوپليمر ها از نظر خصوصيات فيزيكي به پليمر هاي پلي استيلن و پلي پروپيلن شبيه هستند. بيوپليمر هاي ميكروبي در طبيعت به عنوان تركيبات داخل سلولي ميكروب ها يافت مي شوند و بيشتر زماني كه باكتري ها در شرايط نامساعد محيطي قرار مي گيرند، اقدام به توليد اين مواد مي كنند. اين مواد در حالت طبيعي به عنوان يك منبع انرژي راحت و در دسترس عمل مي كنند. همچنين هنگامي كه محيط اطراف باكتري غني از كربن باشد و از نظر ديگر مواد غذايي مورد استفاده باكتري دچار كمبود باشد، باكتري اقدام به ساخت بيوپليمر هاي يادشده مي كند. باكتري ها براي ساختن بيوپليمر هاي PHA و PHB از واكنش هاي تخميري استفاده مي كنند كه در اين واكنش ها نيز از مواد خام گوناگوني استفاده مي شود. PHB به وسيله يك باكتري به نام استافيلوكوكوس اپيدرميس ساخته مي شود كه روي تفاله هاي حاصل از واكنش هاي روغن گيري دانه هاي كنجد رشد مي كند و اين بيوپليمر را مي سازد. PHB در درون سيتوپلاسم باكتري به صورت دانه هاي ذخيره اي (اينكلوژن بادي) ذخيره مي شود كه اين مواد را به وسيله سانتريفيوژ و واكنش هاي شست وشوي چند مرحله اي مي توان استخراج و خالص سازي و ازآن استفاده كرد. در يك نتيجه گيري كلي در مورد استفاده از بيوپليمر ها به جاي پلاستيك ها و پليمر هاي نفتي مي توان گفت كه با توجه به ماهيت و خصوصيات بيوپليمر ها كه مواد تجديد شونده و قابل برگشت به محيط زيست و يا به عبارتي دوست محيط زيست هستند، استفاده از آنها كاري معقول و اقتصادي خواهد بود. از سوي ديگر، با توجه به قيمت بالاي نفت خام و محدود بودن منابع آن، استفاده از آن براي توليد مواد پلاستيكي كه هم آلوده كننده محيط زيست است و هم در جامعه ما ارزش چنداني ندارد، كاري غير اقتصادي است. پس اميد مي رود با توجه به سرعت روز افزون علم در زمينه مواد بيوپليمري در بيشتر كشورها، دركشور ما نيز به اين مقوله توجه بيشتري شود و با جانشين كردن مواد بيوپليمري با پليمر هاي نفتي، طلاي سياه را براي آيندگان به ميراث بگذاريم.