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Leonardo Bernhardt Roncatto Kamila Patricia Bittarello Florianópolis, 13 de Feveveiro de 2007 PowerPoint PPT Presentation


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Universidade Federal de Santa Catarina Engenharia Bioquimica. Leonardo Bernhardt Roncatto Kamila Patricia Bittarello Florianópolis, 13 de Feveveiro de 2007. Introdução.

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Leonardo Bernhardt Roncatto Kamila Patricia Bittarello Florianópolis, 13 de Feveveiro de 2007

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Presentation Transcript


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Universidade Federal de Santa Catarina

Engenharia Bioquimica

Leonardo Bernhardt Roncatto

Kamila Patricia Bittarello

Florianópolis, 13 de Feveveiro de 2007


Introdu o l.jpg

Introdução

  • Os biopolímeros são materiais poliméricos classificados estruturalmente como polissacarídeos, políésteres ou poliamidas. A matéria-prima principal para sua manufatura é uma fonte de carbono renovável, geralmente um carboidrato derivado de plantios comerciais de larga escala como cana-de-açúcar, milho, batata, trigo e beterraba; ou um óleo vegetal extraído de soja, girassol, palma ou outra planta oleaginosa.


Tipos de biopol meros l.jpg

Tipos de Biopolímeros

Dentre as classes de biopolímeros as mais significativas são:

  • Polilactato (PLA)

  • Polímeros de amido (PA);

  • Polihidroxialcanoato (PHA);

  • Goma Xantana (Xan).


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Polilactato (PLA)

  • PLA é um poliéster produzidos por síntese química a partir de ácido láctico obtido por fermentação bacteriana de glicose extraído do milho, com uso potencial na confecção de embalagens, itens de descarte rápido e fibras para vestimentas e forrações.


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Polímeros de amido (PA)

  • PA são polissacarídeos, modificados quimicamente ou não, produzidos a partir de amido extraído de milho, batata, trigo ou mandioca. Pode ser utilizado na produção de embalagens e itens de descarte rápido e, em blendas com polímeros sintéticos, na confecção de filmes flexíveis.


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Polihidroxialcanoato (PHA)

  • PHA constitui uma ampla família de poliésteres produzidos por bactérias através de biossíntese direta de carboidratos de cana-de-açúcar ou de milho, ou de óleos vegetais extraídos principalmente de soja e palma. Dependendo da composição monomérica, pode ser utilizado na produção de embalagens, itens de descarte rápido e filmes flexíveis.


Estrutura pha l.jpg

Estrutura PHA

  • O termo PHA é aplicado a uma variada família de poliésteres representada pelo esquema da figura

Figura 1: Estrutura geral dos PHAs


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Características

  • O peso molecular dos PHAs produzidos industrialmente por culturas puras varia entre 1.7 x 105 e 4.5 x 106 .

  • Os PHAs mais comuns são polímeros semicristalinos.

  • O grau de cristalinidade depende da composição do polímero: sendo 60-80% para o PHB (Polihidoxibutirato)


Aplica es phas l.jpg

Aplicações PHAs

  • As aplicações mais gerais dos PHAs incluem filmes para embalagens e plásticos convencionais.

  • Como que os PHAs são biocompatíveis, são usados em aplicações médicas e farmacêuticas (fios de sutura cirúrgica, implantes ósseos, fármacos de libertação lenta,etc.).

  • Na agricultura, os PHAs são usados em produtos de libertação de reguladores de crescimento de plantas ou de pesticidas.


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Produção de PHAs

  • Os PHAs são sintetizados por um grande número de bactérias Gram negativas e Gram positivas pertencentes pelo menos a 75 gêneros diferentes.

  • Alguns exemplos de culturas puras usadas industrialmente para produzir PHAs:

    • Ralstonia eutropha,Alcaligenes latus, Azotobacter vinelandii e diversas espécies de Pseudomonas.

  • Os PHAs podem ser eficientemente produzidos por microrganismos geneticamente modificados, como por exemplo a Escherichia coli recombinante.


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Produção de PHAs

  • A produção de PHAs por estas bactérias ocorre, na maioria dos casos,em situações em que um nutriente, que não a fonte de carbono, é limitante para o crescimento. A quantidade de polímero acumulado por estas bactérias pode atingir 80 % do seu peso celular.

  • Alem da utilização de culturas puras, tambem pode ser utilizados culturas mistas para a produção dos PHAs


Microscopia phb l.jpg

Microscopia PHB


Microscopia de phas l.jpg

Microscopia de PHAs

(a)

(b)


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Goma Xantana (Xan)

  • Xantana é um exopolissacarídeos produzido por microrganismos a partir de carboidratos extraídos de milho ou cana-de-açúcar, com ampla utilização na área de alimentos e uso potencial na de cosméticos e na exploração de petróleo.


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Características

  • É produzida pelo cultivo de Xanthomonas campestris em meio contendo carboidratos.

  • A xantana é um polímero do tipo poli-β-(1→4)-D-Glicopiranose, assemelhando-se à celulose, mas com ramificações alternadas nas posições C-3, constituídas por três açúcares.

  • O peso molecular da xantana varia de 2 a 12x106 Da, dependendo da preparação da amostra e do método utilizado na análise.


Legisla o l.jpg

Legislação

  • Permitido uso em alimentos pelo “Food and Drug Administration”- FDA em 1969.

  • No Brasil, a adição de xantana é permitida desde 1965, pelo Decreto Lei nº 55.871, da Legislação Brasileira de Alimentos.


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  • Produção industrial em batelada utilizando-se altas aerações e agitações.

  • Meio de cultivo elaborado com uma fonte de carbono (glicose ou sacarose), uma fonte de nitrogênio (extrato de levedura, peptona, nitrato de amônia ou uréia) e sais.

  • O pH de cultivo é próximo da neutralidade

  • A temperatura é mantida em torno de 28ºC.

  • Quando a fermentação termina, o caldo é esterilizado e a goma xantana é recuperada por precipitação com álcool isopropílico


Outros biopol meros l.jpg

Outros Biopolímeros


Mercados l.jpg

Mercados

  • Estes são os mercados de polímeros que potencialmente podem ser substituídos por bioplásticos.


Potencial de substitui o dos pol meros convencionais por biopl sticos l.jpg

POTENCIAL DE SUBSTITUIÇÃO DOS POLÍMEROS CONVENCIONAIS POR BIOPLÁSTICOS

++ substituição completa;

+ substituição parcial;

- não substituição.

PVC: Cloreto de polivinila

PE-HD: Polietileno de alta densidade

PE-LD: Polietileno de baixa densidade

PBT: Polibutileno tereftalato

PP: Polipropileno

PS: Poliestireno

PMMA: Polimetil metacrilato

PA: Poliamida

PET: Polietileno tereftalato

PC: Policarbonato


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CAPACIDADE E DEMANDA ATUAL DE BIOPLÁSTICOS

  • Principais empresas produtoras:

    • Polimeros de Amido

    • Polilactatos


Capacidade e demanda atual de biopl sticos24 l.jpg

CAPACIDADE E DEMANDA ATUAL DE BIOPLÁSTICOS

  • PHAs


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Evolução de Mercado

As previsões de evolução de consumo de bioplásticos estão fortemente relacionadas com os seguintes fatores:

  • Evolução do preço do barril de petróleo, já que o custo de produção destes polímeros estão intimamente relacionados com o custo de insumos petroquímicos;

  • Evolução do custo de produção dos bioplásticos;

  • Estabelecimento de políticas governamentais (incentivos fiscais e/ou legislação compulsória) para o consumo de bioplásticos.


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Bibliografia

  • PRADELLA, José Geraldo da Cruz. Biopolímeros e Intermediários Químicos. Centro de Gestão e Estudos Estratégicos. São Paulo.Março, 2006. Disponível em http://www.anbio.org.br/pdf/2/tr06_biopolimeros.pdf acessado em 25/01/07

  • Luísa S. Serafi m, Paulo C. Lemos, Maria A.M. Reis.Produção de Bioplásticos por Culturas Microbianas Mistas. CQFB/REQUIMTE, Chemistry Department, FCT/UNL, Portugal,Instituto de Tecnologia Química e Biológica (ITQB), Portugal. Disponível em http://dequim.ist.utl.pt/bbio/76/pdf/bioplasticos.pdf acessado em 25/01/07


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