Proyectos
Evaluacion de tecnicas de proceso para la separación, purificación y modificación de un biopolimero tipo PHB obtenido por fermentación con B. cepacia
Resumen
Los plásticos sintéticos son ampliamente utilizados en todo el mundo debido a su bajo costo de producción y sus buenas propiedades mecánicas. Sin embargo, su disposición representa un serio problema ambiental, debido a su bajo nivel de biodegradación que genera la acumulación de millones de toneladas al año en rellenos sanitarios y cuerpos de agua alrededor del mundo. Por esta razón, en los últimos años ha crecido el interés en la síntesis de materiales que puedan sustituir a los plásticos convencionales y que adicionalmente presenten una alta biodegradabilidad y baja toxicidad, como los polihidroxialcanoatos (PHA), particularmente, el poli (3-hidroxibutirato) (P3HB). Este es un poliéster natural de origen bacteriano con características mecánicas y químicas prometedoras para la fabricación de empaques, como sus propiedades de barrera y su resistencia a la degradación hídrica. Aun así, características como su fragilidad, degradación térmica y costo de producción deben ser evaluados y optimizados para que éste pueda competir en el mercado con los plásticos sintéticos. En el Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional se han desarrollado trabajos de producción de polihidroxialcanoatos a partir de cepas aisladas de suelos colombianos, las cuales fueron evaluadas desde el punto de vista microbiológico y operacional en reactores piloto. De todas ellas, se seleccionó la cepa Burkholderia cepacia 2G57 que posteriormente se modificó genéticamente para generar la cepa hiperproductora de polímero B. cepacia B27. Se han realizado estudios tendientes a establecer las condiciones de fermentación a escalas de 7L, 100L y 2000L. Siendo necesario aun definir completamente el proceso. Para las fermentaciones a 7 L y 100 L se han probado algunas técnicas de extracción y purificación del PHA y se ha realizado un estudio preliminar con mezclas con diferentes plastificantes para mejorar las propiedades mecánicas del polímero. Este proyecto pretende generar información sobre las condiciones de fermentacion a traves de la generacion de un modelo que reuna las condiciones operacionales junto con las reacciones metabolicas del sistema y evaluar diferentes métodos de extracción del polímero de la matriz celular basados en la digestión química, diferentes solventes para purificar el producto y diferentes aditivos, rellenos y plastificantes para mejorar las propiedades mecánicas del material. Las mezclas o blendas poliméricas son opciones atractivas para la modificación y síntesis de nuevos materiales a partir de biopolímeros por su bajo costo de procesamiento y por la infinita cantidad de combinaciones que se pueden hacer entre polímeros y aditivos para obtener las características deseadas, sin embargo, no todas las mezclas son termodinámicamente compatibles y no es posible predecir con exactitud sus características de miscibilidad. Para llevar a cabo estas mezclas exitosamente es necesario partir de un material de alta pureza, El P3HB obtenido en el fermentador viene con residuos de aceite de maíz y biomasa, por lo que en una primera etapa del proceso se requiere de su purificación, posteriormente se escogerán una serie de polímeros y aditivos que permitan modificar las características deseadas del polímero sin afectar significativamente su biodegradabilidad, finalmente se llevarán a cabo las mezclas y se hará un diseño experimental que permita tener como resultado un material a base de P3HB con las características fisicoquímicas adecuadas para la producción de empaques y envases. Todos los materiales obtenidos se caracterizarán usando diferentes técnicas para evaluar la pureza y las características térmicas, mecánicas y de biodegradabilidad de los materiales obtenidos.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA NACIONAL PARA EL APOYO A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN Y CREACIÓN ARTÍSTICA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2017-2018
Modalidad:Modalidad única
Responsable