Polihidroxibutirato

Os polihidroxibutiratos (PHB) son polihidroxialcanoatos (PHA), polímeros que pertencen á clase dos poliésteres, que son de interese por seren plásticos bioderivados e biodegradables. Algúns microorganismos producen PHB e almacénano como fonte de carbono e enerxía. O poli-3-hidroxibutirato (P3HB ou poli-beta-hidroxibutirato) é unha forma de PHB, que probablemente é o tipo máis común de polihidroxialcanoato, pero outros polímeros desta clase son producidos por diversos organismos, como o poli-4-hidroxibutirato (P4HB), o polihidroxivalerato (PHV), o polihidroxihexanoato (PHH), o polihidroxioctanoato (PHO) e os seus copolímeros.
Pode utilizarse tamén a fermentación para producir o alcohol necesario para producir o plástico, aínda que esta fonte renovable de enerxía é cara e non se utiliza comercialmente. Biosíntese en bacterias
Diversos microorganismos bacterianos e arqueanos producen PHB (por exemplo Cupriavidus metallidurans, Methylobacterium rhodesianum ou Bacillus megaterium) aparentemente en resposta a condicións de estrés fisiolóxico. O polímero é principalmente un produto da asimilación do carbono (a partir de glicosa ou amidón) e os microorganismos emprégano como unha forma de almacenar enerxía, que pode ser metabolizada cando outras fontes de enerxía escaseen.
A biosíntese microbiana de PHB empeza coa condensación de dúas moléculas de acetil-CoA para formar acetoacetil-CoA, o cal seguidamente se reduce a hidroxibutiril-CoA. Este último utilízase como monómero para polimerizar o PHB. Os monómeros únense por enlace éster, formando os polímeros. A lonxitude destes polímeros varía desde 4 unidades a 18, segundo a especie. Os polímeros agréganse formando gránulos. Os gránulos poden ser recuperados rompendo as células por distintos métodos. Polímero termoplástico
A maioría dos plásticos comerciais son polímeros sintéticos derivados petroquímicos. Adoitan ser resistentes á biodegradación. Os plásticos derivados do PHB son interesantes porque son compostables e derivados de fontes renovables e son biodegradables.
A compañía ICI desenvolveu un material para probar a súa produción nunha planta piloto na década de 1980, pero decaeu o interese cando quedou claro que o custo do material era demasiado alto, e as súas propiedades non eran comparables ás do polipropileno.
En 1996 Monsanto (que vendía o PHB como copolímero con PHV co nome comercial Biopol) mercou todas as patentes a ICI/Zeneca. Despois Monsanto vendeu os dereitos á compañía Metabolix en 2001 e os fermentadores de Monsanto que producían PHB a partir de bacterias foron pechados en 2004. Monsanto empezou a orientar a produción de PHB a partir de plantas en vez de bacterias.
En 2005, a compañía norteamericana Metabolix, recibiu un premio presidencial (Presidential Green Chemistry Challenge Award) polo seu desenvolvemento e comercialización dun método rendible de fabricar PHAs en xeral, incluíndo o PHB.
Biopol utilízase actualmente na industria médica para fabricar suturas internas. Non é tóxico e é biodegradable. Propiedades dos PHB
Insoluble en auga e relativamente resistente á degradación hidrolítica. Isto diferenza o PHB da maioría dos outros plásticos biodegradables actualmente dispoñibles, que son solubles en auga ou sensibles á humidade.
Boa permeabilidade ao oxíxeno.
Boa resistencia á luz ultravioleta pero pouca resistencia a ácidos e bases.
Soluble en cloroformo e outros hidrocarburos clorados.
Biocompatible e, por tanto, adecuado para aplicacións médicas.
Punto de fusión de 175 °C, e temperatura de transición vítrea de 2 °C.
Resistencia á tensión de 40 MPa, próxima á do polipropileno.
Afúndese en auga (ao contrario que o propileno, que flota), facilitando a súa degradación anaeróbica nos sedimentos.
Non é tóxico.
Menos "pegañento" cando se funde, o que fai que sexa un material potencialmente bo para a fabricación de roupa no futuro. Historia
O polihidroxibutirato foi illado por primeira vez e caracterizado en 1925 polo microbiólogo francés Maurice Lemoigne. Biodegradación
O PHB é biodegradable. As bacterias Firmicutes e as Proteobacteria poden degradalo. Especies dos xéneros Bacillus, Pseudomonas e Streptomyces poden degradar PHB. Especies de bacterias como Pseudomonas lemoigne, Comamonas sp. , Acidovorax faecalis, Variovorax paradoxus e o fungo Aspergillus fumigatus son microbios presentes no solo con capacidade para degradalo. Outras especies son Alcaligenes faecalis, especies de Pseudomonas, e Illyobacter delafieldi, que poden obterse de lodos anaeróbicos, e Comamonas testosterone e Pseudomonas stutzeri, que viven no mar. Poucos destes organismos poden facer a degradación a altas temperaturas, pero si algúns Streptomyces sp. termófilos e unha cepa termófila de Aspergillus sp.