up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله بيوپليمر PDF
QR code - بيوپليمر

بيوپليمر

مزاياي بيوپليمر

پليمر هاي متداول امروزي از نفت خام ساخته مي شوند که با توجه به محدود بودن منابع نفتي بايد به تدريج با بيوپليمر ها که از منابع تجديد شونده ساخته مي شوند، جانشين شوند. بيوپليمر از نظر بيوشيمي دان ها عبارت است از ماکرومولکول هاي بيولوژي که از تعداد زيادي زير واحد کوچک و شبيه به هم که با اتصال کووالانسي به هم متصل شده اند ويک زنجيره طولاني را ايجاد مي کنند، ساخته شده اند. در روند طبيعي، بيوپليمر ها و يا همان ماکرومولکول ها، ترکيبات داخل سلولي هستند که قابليت زنده ماندن را به ارگانيسم در شرايط سخت محيطي مي دهند.
مواد بيوپليمري در شکل هاي گوناگوني توسعه يافته اند؛ بنابراين ظرفيت استفاده در صنايع گوناگون را دارند. توسعه مواد بيوپليمري به چنددليل اهميت دارد. اول اين که اين مواد بر خلاف پليمر هاي امروزي که از مواد نفتي به دست مي آيند، به محيط زيست برگشت پذير هستند؛ بنابراين موادآلوده کننده محيط زيست به شمار نمي آيند. در اين خصوص مواد بيوپليمري در ساخت پلاستيک ها به دو صورت استفاده قرار مي شوند. اول استفاده از پلاستيک هايي که 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 بيولوژيک قرار مي گيرند، پس هيچ گاه منابع آن محدود و تمام شدني نيست، در حالي که مواد پليمري و پلاستيکي امروزي از سوخت هاي فسيلي ساخته مي شود که منابع آن محدود و تمام شدني است. هر چند اين منابع در حال حاضر و به ويژه در کشور 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 کارخانه و صنعت پيشرفته ندارد و با حداقل امکانات مي توان به توليد آن مبادرت ورزيد. همچنين قيمت بالاي نفت خام، کشور 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 که به استفاده گسترده از اين پليمر ها توجه خواهد شد. سه گروه از موجودات زنده مي توانند بيوپليمرها را توليد کنند که عبارتند از:گياهان، جانوران و ميکروارگانيسم ها که از اين ميان گياهان و ميکروارگانيسم ها اهميت بيشتري دارند.
● گياهان توليدکننده
بيشترين تحقيقات بيوپليمري روي مهندسي ژنتيک گياهان توليدکننده فيبر مانند کتان، کنف و ... متمرکز شده است. به عبارت ديگر، توسعه واکنش هاي مولکولي درون سلولي گياهان که به توليد مواد بيوپليمري منجر مي شود، مورد توجه مهندسان ژنتيک و بيوتکنولوژي قرار گرفته است. مواد بيوپليمري که در سلول هاي گياهي ساخته مي شود، بيشتر از جنس پلي هيدروکسي بوتيرات (PHB) است.
اين ماده از نظر خصوصيات فيزيکي و مکانيکي بسيار شبيه پلي پروپيلن حاصل از مواد نفتي است. امروزه با همسانه سازي کردن ژن توليد کننده پليمر پلي هيدروکسي بوتيرات در گياهان معمولي که قابليت توليد بيوپليمر را ندارند، توانسته اند اين محصول پليمري را به طور انبوه توليد کنند. گياهان، نيشکر، يونجه، درخت خردل و ذرت براي توليد اين بيوپليمر از طريق مهندسي ژنتيک انتخاب شده اند که ژن توليد کننده اين پليمر به داخل ژنوم اين گياهان وارد مي شود و گياه يادشده را به ساختن بيوپليمر پلي هيدروکسي بوتيرات قادرمي سازد.
● ارگانيه هاي توليدکننده بيوپليمر ها
درحدود ۸۰ سال قبل براي نخستين بار بيوپليمر پلي هيدروکسي بوتيرات از باکتري باسيلوس مگاتريوم جدا سازي شد. ازآن پس دانشمندان بيوپليمر به دنبال يافتن راه هايي هستند که توليدات بيوپليمري باکتريايي را توسعه دهند و به صورت تجاري درآورند. بيوپليمر هايي که سلول هاي باکتريايي قادر به توليد آن هستند و از آنها جداسازي شده اند، عبارتند از: پلي هيدروکسي آلکانوات (PHA)، پلي لاکتيک اسيد (PLA) و پلي هيدروکسي بوتيرات (PHA). اين بيوپليمر ها از نظر خصوصيات فيزيکي به پليمر هاي پلي استيلن و پلي پروپيلن شبيه هستند. بيوپليمر هاي ميکروبي در طبيعت به عنوان ترکيبات داخل سلولي ميکروب ها يافت مي شوند و بيشتر زماني که باکتري ها در شرايط نامساعد محيطي قرار مي گيرند، اقدام به توليد اين مواد مي کنند. اين مواد در حالت طبيعي به عنوان يک منبع انرژي راحت و در دسترس عمل مي کنند. همچنين هنگامي که محيط اطراف باکتري غني از کربن باشد و از نظر ديگر مواد غذايي مورد استفاده باکتري دچار کمبود باشد، باکتري اقدام به ساخت بيوپليمر هاي يادشده مي کند. باکتري ها براي ساختن بيوپليمر هاي PHA و PHB از واکنش هاي تخميري استفاده مي کنند که در اين واکنش ها نيز از مواد خام گوناگوني استفاده مي شود. PHB به وسيله يک باکتري به نام استافيلوکوکوس اپيدرميس ساخته مي شود که روي تفاله هاي حاصل از واکنش هاي روغن گيري دانه هاي کنجد رشد مي کند و اين بيوپليمر را مي سازد. PHB در درون سيتوپلاسم باکتري به صورت دانه هاي ذخيره اي (اينکلوژن بادي) ذخيره مي شود که اين مواد را به وسيله سانتريفيوژ و واکنش هاي شست وشوي چند مرحله اي مي توان استخراج و خالص سازي و ازآن استفاده کرد. در يک نتيجه گيري کلي در مورد استفاده از بيوپليمر ها به جاي پلاستيک ها و پليمر هاي نفتي مي توان گفت که با توجه به ماهيت و خصوصيات بيوپليمر ها که مواد تجديد شونده و قابل برگشت به محيط زيست و يا به عبارتي دوست محيط زيست هستند، استفاده از آنها کاري 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 پلاستيکي که هم آلوده کننده محيط زيست است و هم در جامعه ما ارزش چنداني ندارد، کاري غير اقتصادي است. پس اميد مي رود با توجه به سرعت روز افزون علم در زمينه مواد بيوپليمري در بيشتر کشورها، درکشور ما نيز به اين مقوله توجه بيشتري شود و با جانشين کردن مواد بيوپليمري با پليمر هاي نفتي، طلاي سياه را براي آيندگان به ميراث بگذاريم.

يکي از پيشوندهاي مقياس اندازه گيري در سيستم SI نانو به معني يک ميلياردم واحد آن مقياس است.براي مثال يک نانومتر معادل يک ميلياردم متر است. با توجه به ا ...

يکي از پيشوندهاي مقياس اندازه گيري در سيستم SI نانو به معني يک ميلياردم واحد آن مقياس است.براي مثال يک نانومتر معادل يک ميلياردم متر است. با توجه به ا ...

يکي از پيشوندهاي مقياس اندازه گيري در سيستم SI نانو به معني يک ميلياردم واحد آن مقياس است.براي مثال يک نانومتر معادل يک ميلياردم متر است. با توجه به ا ...

در حدود سال ۱۹۵۰ ميلادي ، فيزيکدان معروف آمريکايي ، پروفسور ريچارد فاينمن پيشنهاد ساخت يک موتور الکتريکي با ابعاد کمتر از ۱.۶۴ اينج را داد و براي اولي ...

دانلود نسخه PDF - بيوپليمر