Ekologiczne poliestry z kwasu mlekowego

Biodegradowalne poliestry produkowane z surowców odnawialnych powstają  w łódzkich laboratoriach. Polimery te będą mogły służyć m.in. do  produkcji jednorazowej odzieży sanitarnej, wszczepialnych protez o  czasowym działaniu lub jako nośniki leków. Na realizację badań  przeznaczono ponad 43 mln zł. Projekt "Technologia otrzymywania  biodegradowalnych poliestrów z wykorzystaniem surowców odnawialnych"  jest realizowany przez zespoły badawcze Centrum Badań Molekularnych i  Makromolekularnych PAN (CBMM PAN) w Łodzi wspólnie z Instytutem  Biopolimerów i Włókien Chemicznych w Łodzi oraz z Wydziałem Chemicznym  Politechniki Warszawskiej.
Projekt jest finansowany przez Ministerstwo  Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna  Gospodarka.
Zakres zastosowań ekologicznych poliestrów jest bardzo szeroki: np.  poliester aromatyczno-alifatyczny o nazwie IBPE (Instytut Biopolimerów  PoliEster) może być stosowany do wyrobu produktów tekstylnych, w tym  technicznych tkanin i włóknin stosowanych w przemyśle (m.in. do  produkcji filtrów) i w rolnictwie (na biodegradowalne maty osłonowe  przydatne w ogrodnictwie, szkółkarstwie i do ochrony roślin ozdobnych).
Wytwarzany z kwasu mlekowego polilaktyd (PLA), nad którym także  pracują naukowcy, może służyć do wyrobu bielizny czy odzieży  wierzchniej oraz tekstyliów sanitarnych i medycznych jednorazowego  użytku. Z PLA mogą być produkowane geotekstylia, włókniny rolnicze,  sieci rybackie i liny, a także worki na zakupy i odpady kuchenne,  laminaty z papierem oraz folie rolnicze. PLA jest również przydatny do  produkcji folii stosowanej w przemyśle spożywczym. Polilaktyd o bardzo  wysokim stopniu czystości jest stosowany w medycynie, np. jako  materiał na wszczepialne protezy o czasowym działaniu czy jako nośnik  leków.
"Stosowane dotychczas polimery wytwarzane były z surowców  petrochemicznych, nieodnawialnych w skali istnienia rodzaju ludzkiego  - tłumaczy kierownik projektu, profesor Stanisław Słomkowski, dyrektor CBMM PAN. - Dostęp do tych surowców jest ograniczony, bo są one  nierównomiernie rozmieszczone na świecie, co ma znaczące konsekwencje  gospodarcze i polityczne. Polimery masowo produkowane z surowców  petrochemicznych bardzo trudno ulegają rozkładowi, a przedmioty z nich  wywarzane po spełnieniu swoich funkcji użytkowych stają się  uciążliwymi odpadami".
Czas rozkładu ekologicznych poliestrów, nad którymi pracują polscy  naukowcy można regulować. Polilaktyd i jego pochodne rozkładają się od  kilkunastu tygodni do roku, w zależności od m.in. kwaśności  
środowiska, temperatury, wilgotności. Ale można tworzyć polimery,  które rozkładają się w kilka tygodni.
"Powszechnie uważa się, że biodegradowalne poliestry z surowców  odnawialnych, przede wszystkim polilaktyd, są tworzywami przyszłości - mówi prof. Słodkowski. - Powyższa opinia wynika zarówno z przyczyn  ekologicznych, bowiem polimery stosowane jako opakowania stanowią  główny składnik odpadów poużytkowych, jak i z przyczyn ekonomicznych,  gdy brany jest pod uwagę wzrost cen ropy naftowej, z której  produkowane są tworzywa tradycyjne".
Prof. Słomkowski uważa, że kilka najbliższych lat to okres najbardziej  odpowiedni na opracowanie technologii produkcji polilaktydu i innych  biodegradowalnych poliestrów wytwarzanych z udziałem surowców  odnawialnych. Jego zdaniem, jeśli takie prace nie zostały w Polsce  rozpoczęte, polskim przedsiębiorstwom pozostałby jedynie import tych  nowoczesnych materiałów lub zakup licencji na ich produkcję i na  produkcję wyrobów z nich wytwarzanych, co jest rozwiązaniem dużo  kosztowniejszym.
"Obecnie cena rynkowa różnych postaci PLA stosowanego w medycynie jest  niezwykle wysoka - przekracza zazwyczaj 1 000 euro za kilogram, a to  zapewnia nielicznym producentom bardzo wysokie przychody. Tymczasem  wartość kilograma tego samego związku, polilaktydu o mniejszym stopniu czystości nie przekracza 2 euro za kilogram. Produkcja polilaktydu na  świecie rozwija się, a jego cena, choć stosunkowo wysoka, cały czas  wzrasta o około 15-20 proc. rocznie" - zauważa ekspert.
Realizatorzy projektu chcą, aby rozwiązania powstające w ramach  projektu były udostępniane w formie bezpłatnych licencji na użytkowanie.Zainteresowane współpracą i zastosowaniem polimerów w przemyśle jest
już kilka dużych firm.
Naukowcy przewidują, że odbiorcami PLA wyprodukowanego w czasie  projektu będą zapewne małe i średnie przedsiębiorstwa zajmujące się  zastosowaniem materiałów polimerowych do celów biomedycznych np. na  
nośniki leków o przedłużonym działaniu, bioresorbowalne implanty  (płytki, śruby). Partie doświadczalne PLA będą również przekazywane  nieodpłatnie jednostkom badającym zastosowanie PLA w rolnictwie, jako  
biodegradowalne folie i włókniny ochronne oraz jednorazowe pojemniki.
W przypadku IBPE odbiorcami będą małe i średnie przedsiębiorstwa  stosujące materiały polimerowe do wytwarzania folii opakowaniowej do  żywności, folii dla rolnictwa, worków na odpady pochodzenia  
organicznego oraz do laminowania papieru.
W skład zespołu kierowanego przez prof. Słomkowskiego w CBMM PAN  wchodzą: doc. Tadeusz Biela i prof. Andrzej Duda, prof. Andrzej  Gałęski, prof. Przemysław Kubisa i prof. Stanisław Penczek. W  Instytucie Biopolimerów i Włókien Chemicznych w Łodzi nad projektem  pracuje zespół kierowany przez dr Danutę Ciechańską, a na Wydziale Chemicznym Politechniki Warszawskiej - przez prof. Zbigniewa  Florjańczyka i dr Ludwika Synoradzkiego.
Prace nad synteza poliestrów trwają w CBMM PAN już 35 lat. Wcześniej kierował nimi profesor Stanisław Penczek. Badania te powiązane są z  wieloma innymi polskimi projektami naukowymi. - "My pracujemy nad  
wytwarzaniem poliestrów - tłumaczy prof. Słomkowski - ale związki te należy jeszcze odpowiednio przetworzyć, żeby mogły przybrać postać np.  butelki czy prętu. I tu fundamentalne są wyniki badań zespołu prof.  Andrzeja Gałęskiego z CBMM PAN. Umożliwiły one poznanie wielu  istotnych zagadnień dotyczących przetwarzania polilaktydu." Na razie monomery, np. laktyd, z których naukowcy wytwarzają polimery,  kupowane są za granicą. Ale w Polsce trwa równocześnie projekt  BIOMASA, w wyniku którego ma być opracowana m.in. technologia  produkcji laktydu. Prof. Słomkowski ma nadzieję, że w przyszłości  
uzyskanie polimerów od początku do końca możliwe będzie w Polsce, co  zdecydowanie zmniejszy koszty produkcji tego materiału.Projekty, związane z wytwarzaniem biodegradowalnych poliestrów, prowadzone są również w innych ośrodkach badawczych, między innymi w  Politechnice Łódzkiej.