|
Ученые AIST разработали биопластик из компонентов Euglena, вида микроводоросли.
Микроводоросли основе биопластика были синтезированы путем введения либо длинноцепочечных жирных кислот, полученных из липидов (воск эфира), полученные из Euglena или изменение формы карданол (cardanol)(липидов, полученных из орехов кешью оболочки, которая имеет как гибкую долгосрочную структуру цепи и жесткой гексагональной структурой ), чтобы полисахарида (paramylon) производства Euglena. Особенности биопластика - высокая термическая пластичность и термостойкость, а также процент растительного компонента достигает около 70%.
Около 230 миллионов тонн пластика ежегодно производится (около 13 млн. тонн в Японии). Большинство пластмасс производится путем полимеризации на нефтяной основе мономеров при высокой температуре и давлении. Следовательно, производство пластмасс генерирует огромное количество парниковых газов, и использует огромные количества энергии. Использование растительной альтернативы нефтяной основе продуктов включает в себя риск того, что наземные растения в одиночку не может удовлетворить спрос, который составляет порядка нескольких десятков миллионов тонн. Кроме того, желательно, чтобы исходное сырье используется для производства альтернативных пластиков несъедобные и, следовательно, не конкурируют с продовольственными культурами. Несмотря на это, главный вопрос, и не только в производстве водоросли основе пластмасс, но и в микроорганизмах и биокатализаторах на основе технологий производства, является улучшение баланса между энергию, используемую для производства и экономии энергии.
Целью исследования является разработка инновационных биопластиков, которые используют полисахариды постоянно доступны, несъедобные растения, такие как целлюлоза и включить значительное сокращение выбросов парниковых газов. Чтобы свести к минимуму зависимость от наземных растений в качестве источника полисахаридов и улучшения функциональности биопластика путем диверсификации молекулярной структуры полисахаридов, ученые провели развитие микроводоросли основе биопластика использованием полисахарида (paramylon) производства Euglena в качестве основного компонента.
Известно, что микроводоросли имеют большую высокую эффективность использования солнечной энергии, чем у наземных растений. Среди микроводорослей, следует отметить, что Euglena могут напрямую использовать высокие концентрации углекислого газа и может достичь высокой световой эффективностью использования. По этим причинам, Euglena был выбран в качестве исходного сырья для биопластика. Кроме того, Euglena можно культивировать в промышленных сточных вод от предприятий пищевой промышленности, и поэтому его использование должно привести к снижению энергии используется для производства пластмасс. Биопластик на основе микроводорослей был синтезирован путем добавления длинноцепочечных жирных кислот, которые синтезируются из эфира воска, когда paramylon (полисахарид, который производится в больших количествах в клетках Euglena) разлагается в клетках Euglena и преобразуется в cardanol, который синтезируется из липидов.
Основным сырьем является полисахарид β-1 ,3-глюкан, природный полимер, состоящий из молекул глюкозы. Целлюлоза (β-1 ,4-глюкан), которая является составной частью древесины, также полимер, состоящий из молекул глюкозы. Тем не менее, молекулы глюкозы в β-1, 3 - и β-1 ,4-глюкан связаны различными способами: целлюлоза имеет листовую структуру, в то время как β-1 ,3-глюкан, имеет одно-или тройную спиральную структуры. Таким образом, существует большая разница в пространственной структуры между двумя глюканами. Свойства биопластика на основе микроводорослей были измерены. Их ударная вязкость может быть улучшена, но их термическая пластичность сравнима с обычными биопластиками (на основе полимолочной кислоты и нейлона 11), ацетатом целлюлозы с пластификатором, и АБС-пластик на основе нефти. Кроме того, они имеют более высокую теплостойкость, чем у этих пластмасс.
Не существует никакого большого различия в свойствах между пластиком с cardanoxy уксусной кислоты и пластика из эфира на основе воска, полученного с помощью длинноцепочечных жирных кислот. Исследователи выясняют как структура влияет на свойства биопластика и будут продвигать молекулярный дизайн направленной на коммерчески применимых свойств, таких как высокая термостойкость и высокую прочность. Кроме того, они будут изучать технологии, необходимые для производства пластмасс на основе микроводорослей.
|
