Substitution of polyolefins with microbial polyesters
Keywords in Hungarian
mikrobiális poliészter, poli(3-hidroxibutirát), megújuló alapanyagforrás, fenntartható fejlődés
Keywords in English
microbial polyester, poly(3-hydroxybutyrate), renewable resources, sustainable development
Discipline
Macromolecular Chemistry and Material Sciences (organic chemistry) (Council of Physical Sciences)
100 %
Ortelius classification: Macromolecular chemistry
Panel
Chemistry 2
Department or equivalent
Department of Physical Chemistry and Materials Science (Budapest University of Technology and Economics)
Starting date
2021-10-01
Closing date
2022-09-30
Funding (in million HUF)
8.388
FTE (full time equivalent)
0.85
state
running project
Final report
Results in Hungarian
Poliolefineket az ipari gyakorlat kis- illetve nagy hozzáadott értékű termékek formájában is alkalmaz. A projekt keretein belül kivitelezett kutatás eredményei bizonyították, hogy mikrobiális poliészterekkel mindkét területen kiválthatók a poliolefinek. Nagy hozzáadott értékű termékek pl. az orvosbiológiai eszközök. Munkánk során nem csak sikerrel állítottunk elő hatóanyaghordozó mátrixokat, az általunk kidolgozott metodika egyben azt is lehetővé teszi, hogy a hordozó mátrix szemcseméretének kontrolljával a hatóanyag-leadás kinetikája finomhangolható legyen, megnyitva ezzel az utat a mikrobiális poliészterek hatékony és biztonságos orvosbiológiai alkalmazása előtt.
Kutatási eredményeink lehetővé teszik továbbá azt is, hogy a fent említett második kategóriába eső (kis hozzáadott értékű) termékek is készülhessenek mikrobiális poliészterből. Ezen a területen a mikrobiális poliészterekkel történő helyettesítés legfontosabb gátló faktorra az, hogy ezek a biopolimerek gyorsan degradálódnak a konvencionális eljárásokkal (pl. fröccsöntés, extrúzió) történő feldolgozás hőmérsékletén. Eredményeink bizonyították, hogy a mikrobiális poliészterek termooxidatív degradációval szembeni stabilitása számottevően növelhető növényi eredetű stabilizátorokkal. Mindezekből fakadóan a poliolefinek helyettesítése mellett azt is elérhetjük, hogy a mikrobiális poliészter alapú, helyettesítő alapanyag száz százalékban biológiai eredetű, illetve megújuló forrásból származó legyen.
Results in English
Polyolefins are used in the industry in the form of both low- and high-added-value products. The results of the research conducted within the framework of the project have proven that polyolefins can be replaced in both areas with microbial polyesters. High-added-value products are often utilized as devices applied in the medical and pharmaceutical fields. In our work, we not only successfully produced drug carrier matrices from microbial polyesters, but the methodology we developed also makes it possible to fine-tune the kinetics of the drug release by controlling the particle size of the carrier matrix, thus paving the way for the efficient and safe medical application of microbial polyesters.
Our research results also make the manufacturing of the above-mentioned second category (low-added-value) products from microbial polyesters possible. The most significant inhibitory factor of replacing polyolefins with microbial polyesters in this field is that these biopolymers degrade rapidly at the processing temperature of conventional methods (e.g., injection molding or extrusion). Our findings have proven that the thermo-oxidative stability of microbial polyesters can be significantly increased with plant-based stabilizers. As a result, besides the replacement of polyolefins, the application of polymeric materials that originate exclusively from renewable resources also becomes possible.
