Παρασκευή πλαστικών από βιοπολυμερή που παρασκευάζονται σε διεργασίες ζύμωσης μεγάλης κλίμακας

Μέσω διεργασιών ζύμωσης , μικροοργανισμοί που τρέφονται με υποστρώματα φυτικής προέλευσης , μπορούν να παράγουν βιοπολυμερή σε μεγάλες ποσότητες. Τέτοια βιοπολυμερή είναι οι πολυεστέρες των υδροξυκαρβονικών οξέων PHA με γενικό τύπο :
[ -Ο-(CH2 )χ-CΟ-]ν.
Ιδιαίτερα οι εστέρες του 3-ύδροξυ-βουτυρικού οξέος (PHB) είναι πλαστικά εύθραυστα αλλά ο συμπολυμερισμός με το ύδροξυ-βαλερικό οξύ (PHV) μας δίνει το συμπολυμερές PHBV το οποίο ανάλογα με την αναλογία του μίγματος μας δίνει μια ποικιλία αντοχής και ευθραυστότητας.

         Η αναλογία , σε γλυκόζη και προπιονικό (προπανικό ) οξύ , των πρώτων υλών με τις οποίες τρέφονται οι μικροοργανισμοί , καθορίζει το προϊόν του συμπολυμερισμού. Το προϊόν αυτό (PHBV) , που συσπειρώνεται σε κόκκους , απομακρύνεται από τη βιοκαλλιέργεια μέσω υδατικής εκχύλισης και τελικά μετά από ξήρανση παραλαμβάνεται σε μορφή σκόνης. Ανάλογα με την περιεκτικότητα σε PHV το τελικό προϊόν μπορεί να επιδείξει μεγάλη ποικιλία στις μηχανικές του ιδιότητες , σχετικά με την ελαστικότητα και την ευθραυστότητα του.
Το PHBV είναι θερμοπλαστικό και υφίσταται χύτευση έγχυσης , εξώθηση εμφύσησης , μορφοποίηση λεπτής μεμβράνης ή ίνας καθώς και μια ποικιλία τεχνικών επίστρωσης και πολυστρωματοποίησης (lamination). Παράγει προϊόντα όπως :υλικά συσκευασίας , μπουκάλια , χτένες, μιας χρήσεως ξυραφάκια , οικιακά σκεύη μιας χρήσης ( μπόλ , πιατάκια , κουταλοπήρουνα , καλαμάκια ) , πιστωτικές κάρτες , γλάστρες κ.α.
Το PHBV έχει ουσιαστικές υδατοστεγείς ιδιότητες , μεγαλύτερες από εκείνες των περισσοτέρων πρωτεϊνών και πολυσακχαριτών. Σε επιστρώσεις χαρτιού το PHBV μπορεί να αντικαταστήσει το πολυαιθυλένιο , ενώ όταν χρησιμοποιείται για την επίστρωση αμυλούχου αφρού παρέχει αντίσταση σε θερμό και κρύο νερό.
Το PHBV είναι βιοδιασπάσιμο στο χώμα , στο νερό των ποταμών και της θάλασσας σε αερόβιες και αναερόβιες λυματολάσπες. Ειδικά στις τελευταίες μετατρέπεται σε CO2 και CH4 σε ποσοστό 80% σε διάστημα 30 ημερών.
Ο ρυθμός βιοαποικοδόμησης του εξαρτάται από τη σύσταση του , από το βαθμό κρυσταλλικότητας του , από την επιφάνεια επαφής και κυρίως από την ύπαρξη βιοδιασπώμενων πλαστικοποιητών.
Η βιοαποικοδόμηση ξεκινά με αποικισμό της επιφάνειας του πλαστικού από βακτήρια ή μύκητες και την έκκριση ενός ενζύμου (αποπολυμεράση) το οποίο διασπά το πολυμερές στο χώρο γύρω από το βακτηριακό κύτταρο. Τα μικρά κομμάτια που δημιουργούνται απορροφούνται με ενδοκύττωση και μεταβολίζονται. Σε αυξημένες θερμοκρασίες η υδρόλυση συνεισφέρει σημαντικά στην αποικοδόμηση.
Το PHBV έχει ερευνηθεί και σε βιοϊατρικές εφαρμογές. Η θερμοπλαστικότητα του το βοηθά να μορφοποιηθεί σε ότι σχήμα απαιτεί η θεραπευτική μέθοδος. Συνάμα βιοαποικοδομείται στον ανθρώπινο οργανισμό πλήρως , μέσω της υδρόλυσις , σε χρόνο περίπου ενός έτους. Το προιόν της αποικοδόμησης , το υδροξυβουτυρικό οξύ , είναι μεταβολίσιμο από θηλαστικά και απαντάται σε μικρές συγκεντρώσεις στον ανθρώπινο οργανισμό. Οι ιατρικές εφαρμογές όπου χρησιμοποιείται είναι συστήματα παροχής φαρμάκων , ράμματα , συνδετήρες , βίδες , ράβδοι συναρμογής ,εμφυτεύματα κ.α.
Τέλος η πουλλουλάνη είναι ένας ακόμα πολυσακχαρίτης που παρασκευάζεται βιομηχανικά μέσω ζύμωσης. Παράγει πλαστικά σκληρά , ανθεκτικά , και ελαστικά. Λόγω της χαμηλής της διαπερατότητας από το οξυγόνο χρησιμοποιείται σε εφαρμογές της βιομηχανίας συσκευασίας τροφίμων.


Δομή πουλλουλάνης

            Γενικά τα βιοπλαστικά από μικροοργανισμούς πέρα από τις πλούσιες πρακτικές ιδιότητες που μπορούν να παρουσιάσουν έχουν ως μειονέκτημα το υψηλό κόστος. Παρόλ'αυτα η μεγιστοποίηση της παραγωγής τους στο άμεσο μέλλον μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος αυτό.