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Poliidrossialcanoati

  |   Chimica, Chimica Organica

I poliidrossialcanoati (PHAs) sono polimeri naturali sintetizzati da numerosi batteri come riserva energetica e presenti sotto forma di granuli nel citoplasma cellulare.

I poliidrossialcanoati sono poliesteri biologici che sono prodotti in particolari condizioni quali l’assenza di azoto, fosforo e zolfo e in eccesso di carbonio.

La loro elevata biodegradabilità rende questi composti oggetto di studio potendo rappresentare potenziali sostituti di polimeri termoplastici di origine sintetica.

Questa proprietà, unitamente alla possibilità di ottenere i PHAs da fonti rinnovabili presenta notevoli vantaggi. Infatti questi materiali non sono accumulati nell’ambiente al contrario dei polimeri sintetici ottenuti a partire dal petrolio e non biodegradabili.

Struttura

Sono stati isolati oltre 120 poliidrossialcanoati che si presentano sotto forma lineare con formula generale

poliidrossialcanoati

La molteplicità dei poliidrossialcanoati è dovuta al tipo di ramificazione R presente nella molecola che può essere di tipo lineare o ramificato, saturo o insaturo, con sostituenti aromatici oppure alogenati, al numero di gruppi –CH2– e al numero di monomeri presenti e pertanto i PHAs presentano caratteristiche fisiche diverse.

La composizione dei poliidrossialcanoati che vengono caratterizzati tramite gascromatografia  dipende dal tipo di batterio e dalle condizioni di coltura.

Pertanto sono classificati come poliidrossialcanoati a catena:

  • corta prodotti dal batterio Ralstonia eutropha che hanno un gruppo R di tipo alchilico con unità monomerica dai 3 ai 5 atomi di carbonio
  • media prodotti dal batterio Pseudomonas oleovorans  che hanno un gruppo R di tipo alchilico con unità monomerica dai 6 ai 14 atomi di carbonio
  • lunga ottenuti da acidi grassi a lunga catena che contengono una unità monomerica costituita da più di 14 atomi di carbonio.

Caratteristiche

I poliidrossialcanoati presentano comunque caratteristiche comuni tra cui;

  • Insolubilità in acqua ma solubili in cloroformio e altri solventi alogenati
  • Resistenza alle radiazioni U.V. ma sono scarsa resistenza agli acidi e alle basi
  • Biocompatibilità con possibilità di essere utilizzati in campo medico

Attualmente, la produzione industriale dei poliidrossialcanoati è basata sulla fermentazione di colture microbiche pure su substrati quali zuccheri come il glucosio, o composti contenenti carboidrati come il mais. A causa dei costi elevati di produzione si sta affermando l’uso di colture miste che abbatte la gran parte dei costi di processo, quali la selezione di microrganismi e del loro substrato di crescita.

Il costo del substrato infatti può incidere fino al 50 % sul costo di produzione e per questo motivo si è pensato di utilizzare materie prime economiche impiegando scarti dell’industria agroalimentare come gli scarti cellulosici derivanti da coltivazioni cerealicole, il melasso, gli oli vegetali, le acque reflue, il metanolo ed i sottoprodotti dell’industria casearia

L’impiego di questi materiali comporta un duplice vantaggio: da un lato il poter utilizzare un substrato a basso costo e rinnovabile, per la produzione dei PHAs, dall’altro la riduzione parziale o totale di scarti industriali che comportano una voce di spesa consistente per il loro smaltimento, andando così a gravare sui costi di produzione.

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