Biopol

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Biopolímeros São materiais fabricados a partir
de Fontes Renováveis (soja, milho,
cana-de-açúcar , celulose, quitina, quitosana,
soro de leite, etc.) que têm importância
estratégica para o futuro, principalmente quando
utilizam energia renovável em todo seu ciclo
de vida,podem ser biodegradáveis e
biocompatíveis, o que lhes conferem vasta gama de
aplicações.
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Surgiram da necessidade de substituir o petróleo
na produção dos mais diversos produtos
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Por serem Biodegradáveis, são bem vistos pelos
ambientalistas.
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PLA (Polilactatos)
Polilactatos (Figura 3) são poliésteres
alifáticos obtidos por polimerização do ácido
lático que pode ser encontrado na forma de dois
isômeros ópticos o L- e D ácido lático.
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Aplicações
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PA polímeros de amido.

• Polissacarídeos , modificados quimicamente ou
  não, produzidos a partir de amido extraído de
  milho, batata, trigo ou mandioca.
• É utilizado como embalagem plástica degradável ou
  comestível.

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PA polímeros de amido
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Desvantagem

• O filme de amido perde umidade muito facilmente
  para o ambiente, o que o torna quebradiço quando
  exposto a ambientes secos.
• Como alternativa, surgiram os compósitos
  termoplásticos de amido.

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Compósitos de amido

• Matérias-primas principais
• Amido
• Plastificante ( glicerol , sacarose)
• Fibras vegetais (bananeira, coco, bambu e
  cana-de-açúcar).

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Classificação

• Amido desestruturado ou gelatinizado.
• Amido complexado.
• Amido modificado .

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PHA polihidroxialcanoato.

• Poliéster completamente biodegradável
• Sintetizado por plantas modificadas ou por
  bactérias
• Atualmente vem sendo obtido a partir de bactérias
  e alguns vegetais geneticamente modificados.

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Prós e contras

• A favor
• - biodegradabilidade
• - redução do impacto ambiental
• - substituição a plásticos convencionais e uso
  na medicina.
• Contra
• - Alto custo de produção.

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• Os PHAs são produzidos por bactérias, acumulados
  como material de reserva energética na forma de
  grânulos intracelulares, que atingem até 80 em
  peso da biomassa bacteriana.
• Fonte de carbono cana de açúcar, material
  amiláceo, óleos vegetais e efluentes de
  indústrias de alimentos
• Diversos microrganismos Gram-positivos e Gram
  negativos capazes de acumular PHAs, são
  encontrados no solo, no mar e em efluentes.

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• Bactérias com um bom rendimento
• Ralstonia eutropha e Ralstonia eutropha
  recombinante
• Escherichia coli recombinante
• Burkholderia sacchari, Burkholderia cepacia
• Azotobacter vinelanddi
• Pseudomonas olevorans
• Methylobacterium organophilum
• Bacillus cereus.

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Etapas para obtenção de PHAs

• - Esterilização do Biorreator e Acessórios
• - Crescimento e adaptação em pequeno biorreator
  (fase lag)
• - Introdução domicroorganismo
• - Processo de crescimento de biomassa aeróbico
  sem limitação de nutrientes e fontes de carbono.
• - Processo de Produção de Biopolimero ( PHA )
  anaeróbico ou aeróbico com limitação de oxigênio
  ( baixo KLa ).
• - Limita-se nutrientes essenciais ( um ou vários,
  como Mg, N, P, S, outros ) e garante umexcesso de
  fontes de carbono ( carboidratos e ácidos
  carboxílicos )
• - Rompimento celular ( Solventes, HLMB,
  Hidrociclone, moinho de bolas, etc)
• - Separação, purificação, concentração e secagem
  do biopolímero.

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Crescimento de biomassa

• - Nesta etapa não há escassez de nutrientes e
  temos oxigênio dissolvido em concentração ideal
  para o metabolismo e reprodução celular, o
  microrganismo não necessita acumular biopolímero
  como material de reserva, tratando-se de uma
  etapa prévia para crescimento de biomassa.
• - A bactéria Ralstonia eutropha catabolisa
  carboidratos pela via Entner-Doudoroff até
  piruvato, que pode então ser convertido através
  de descarboxilação em acetilCoA que entra no
  ciclo dos ácidos tricarboxílicos.

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Via Entner- Doudoroff

• A partir de cada molécula de glicose está via
  produz duas moléculas de NADPH e uma molécula de
  ATP para utilizar nas reações biossintéticas
  celulares.
• As bactérias que possuem as enzimas para esta via
  podem metabolizar a Glicose sem a Glicólise.
• Esta via é encontrada em diversas bactérias
  incluindo Ralstonia, Rhizobium, Pseudomonas e
  Agrobacterium.

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• O processo é dependente da
  disponibilidade de fontes de Nitrogênio, fósforo
  e outros nutrientes, além de concentração de
  oxigênio dissolvido, caso a célula esteja num
  ambiente limitado em nutrientes essenciais ao seu
  metabolismo, inicia a produção de reserva
  energética e de carbono e para o processo
  reprodutivo, quando então tem inicio a fase de
  produção de polímero através da via de síntese de
  PHA , que nos interessa.

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Extração do polímero rompimento celular

• Os métodos físicos e mecânicos em geral são mais
  indicados porque apresentam menores custos e não
  afetam a integridade química do biopolímero
  intracelular.
• Os métodos físicos podem ser ultra-som,
  hidrociclone, moinho de bolas prensa de Hughes ou
  pressão osmótica.

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Degradação
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Degradação imprevisível

• A adição de nanopartículas de argila ao
  plástico garantem uma resistência extra e taxas
  de biodegradabilidade maiores.

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Xantana

• Pode ser obtido de diversas espécies de
  Xantomonas sendo a fermentação do Xanthomonas
  campestris a mais utilizada comercialmente.
• Cultivo aeróbico de Xanthomonas campestris em um
  meio que contenha carboidratos e outros
  nutrientes.
• A goma é precipitada com isopropanol, dessecada e
  logo moida.

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Estrutura
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Estabilidade

• A cadeia lateral protege a ligação glicosídica do
  esqueleto. Grande estabilidade quanto a hidrólise
  química ou enzimática.
• Estável frente a diferentes condições
• - temperatura estável frente a uma grande faixa
  de temperatura 0 a 100 C (inclusive a
  microondas)
• - pH estável em ampla faixa de pH
• - gelo-degelo estável em ciclos de gelo e
  degelo
• - sinerése.

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Solubilidade

• Facilmente solúvel em água quente ou fria,
  produzindo alta viscosidade.

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Usos

• Molhos para saladas
• Bebidas
• Geléias
• Produtos cárneos
• Enlatados,
• Confeitos
• Sopas
• Produtos lácteos
• Outros

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Perguntas?
34

• Obrigado pela atenção...
• FIM