Polibutilene succinato

Il polibutilene succinato (PBS) è un poliestere alifatico biodegradabile le cui proprietà meccaniche sono paragonabili a quelle del polipropilene.
L’attenzione degli scienziati si è sempre più orientata per ottenere biopolimeri per sostituire quelli come polietilene, polipropilene, polistirene, polietilentereftalato, poliammidi, polivinilcloruro e poliuretano i cui tempi di degradazione possono superare i 100 anni.

Una valida alternativa è costituita da biopolimeri come acido poliglicolico, acido polilattico, polietilene succinato e polibutilene succinato utilizzato per la prima volta nel 1993.
Quest’ultimo è ottenuto dalla policondensazione di acido succinico e 1,4-butandiolo che possono essere ottenuti anche da risorse rinnovabili. 

Rispetto ad altre plastiche classiche, il polibutilene succinato mostra buone prestazioni nelle proprietà termiche e meccaniche e nella lavorabilità termoplastica. Il polibutilene succinato è commercializzato come bioplastica  aumentando la consapevolezza pubblica sulle conseguenze ambientali delle plastiche non rinnovabili o non biodegradabili oltre al rapido esaurimento delle risorse fossili

A livello commerciale, la produzione di acido succinico avviene tramite idrogenazione dell’anidride maleica ad anidride succinica, seguita da idratazione ad acido succinico. Esistono due vie principali per sintetizzare l’acido succinico. La prima via è la produzione tramite elettrolisi, mentre la seconda via è la fermentazione di microrganismi su materie prime rinnovabili come amido, glucosio e xilosio. I ceppi di produzione batterica in grado di produrre acido succinico sono E. coli ricombinante , Mannheimia succiniciproducens e Anaerobiospirillum succiniciproducens.

Proprietà del polibutilene succinato

È un polimero termoplastico semicristallino dotato di un’elevata resistenza al calore, buona trasparenza e lavorabilità ma presenta anche alcuni inconvenienti, come la fragilità. Tuttavia, compositi in fibre naturali costituite da PBS mostrano proprietà promettenti per il loro utilizzo al posto di polimeri derivanti dal petrolio. Ha una temperatura di transizione vetrosa tra  −45 e−10 °C, un punto di fusione tra  90 e 120 °C, un modulo di Young compreso tra 300 e 500  MPa e un limite di snervamento a trazione che raggiunge i 35  MPa vicino a quello del polipropilene.

È  solubile in cloroformio ed è dotato di elevata rigidità a causa della sua elevata cristallinità. Il PBS ha buona resistenza meccanica e stabilità termica. Come gli altri poliesteri alifatici può subire reazioni di idrolisi.

Il PBS si decompone in tempi relativamente brevi nel terreno, rispetto ad altre plastiche petrolchimiche, e non è pericoloso per l’ambiente durante la decomposizione. La decomposizione del PBS è dovuta alla presenza di microrganismi come Fusarium solani 

Sintesi

La sintesi del polibutilene succinato avviene  tramite policondensazione tra acido succinico e butandiolo in due stadi. Nel primo stadio avviene l’esterificazione dell’acido succinico con l’1,4-butandiolo con formazione di un oligomero

Nel secondo stadio avviene la transesterificazione sotto vuoto degli oligomeri in presenza di catalizzatori costituiti da derivati di titanio, germanio, stagno o zirconio

Sono stati inoltre sintetizzati copolimeri in cui si utilizzano acidi bicarbossilici come acido sebacico, acido tereftalico, acido adipico e glicoli come l’1,3-propandiolo. La reazione avviene in presenza di titanio tetraisopropossido Ti [OCH (CH₃)₂]₄ e idrogenofosfato di magnesio triidrato MgHPO4 · 3 H2O

Usi

Il polibutilene succinato ha un’eccellente lavorabilità, quindi può essere trasformato nel campo tessile in filato soffiato a fusione, multifilamento, monofilamento, piatto e diviso e anche nel campo della plastica in prodotti stampati a iniezione, ed è quindi un polimero promettente per varie potenziali applicazioni

Può essere utilizzato, tra l’altro negli imballaggi per alimenti, vasi per piante, prodotti per l’igiene, reti da pesca e lenze, capsule di caffè monodose, vassoi. In campo agricolo è impiegato in film per pacciamatura per impedire la crescita delle piante infestanti nei campi e in materiali a rilascio ritardato di pesticidi e fertilizzanti

La sua biodegradabilità e le sue diverse proprietà meccaniche lo rendono un candidato adatto per l’applicazione nella somministrazione di molecole terapeutiche. 

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