Biopolímeros: Alternativa Sustentável aos Polímeros Tradicionais

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DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA E ENGENHARIA DE ALIMENTOS
EQA5316 - Engenharia Bioquímica
Biopolímeros
Aluno: Afonso Alexandre Amates
 Guilherme Vieira Barros
 Vinícius Fraga Yamanishi
 
 Professor: Agenor Furigo Jr.
Florianópolis 30 de junho de 2009
Sumário
1- Introdução
2- PLA – polilactatos
3- PA – polímeros de amido
4- Xantana
5- Conclusão
6- Referências bibliográficas
1- Introdução
Com a invenção dos polímeros oriundos dos derivados de petróleo surgiu uma necessidade cada vez maior de sua produção em larga escala para as mais diversas finalidades. Com o aumento no valor do preço do barril do petróleo e a atual preocupação com os problemas ambientais (aumento do volume nos aterros sanitários de plásticos de todos os tipos) criaram um cenário favorável para a produção em maior escala dos Biopolímeros.
Por serem biodegradáveis os biopolímeros são bem vistos por ambientalistas, já que comparados com os polímeros tradicionais, são oriundos de uma fonte de carbono renovável (cana-de-açúcar, milho, batata, trigo e beterraba; ou um óleo vegetal extraído de soja, girassol, palma ou outra planta oleaginosa).
Apesar dessa vantagem dos Biopolímeros em relação os polímeros tradicionais, a biodegradação natural anaeróbica de muitos biopolímeros podem levar a metano que é um gás de efeito estufa mais intenso que o CO2 e reabsorvido pelos processos naturais de modo mais lento que este, bem como H2S. 
Foi estabelecido que um material biodegradável para não oferecer riscos de impacto ambiental, deve ser totalmente biodegradado em um prazo de 6 meses, o que geralmente não ocorre com muitos biopolímeros.
O CO2 resultante da queima ou biodegradação destes materiais é renovável e entra no balanço mássico de carbono no meio ambiente, contudo o metano e outros gases podem acumular-se mais facilmente. Isto nos mostra que o uso de biodegradáveis não exclui a necessidade de utilização racional e consciente focada na reciclagem, reutilização e disposição racional.
Esse trabalho terá como objetivo mostrar a importância dos Biopolímeros como também dados mais aprofundados como: Tipos de biopolímeros, como são produzidos, matéria prima utilizada e aplicações. 
Definição:
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.
Vantagens:
-Biodegradáveis;
-Biocompatíveis (podem usados no corpo humano como próteses, implantes etc);
-Podem ser produzidos apartir de alguns efluentes industriais, principalmente das indústrias alimentícias; 
- Questões Ambientais; 
-Ampla faixa de aplicações e propriedades.
- Os custos de sua produção vêm diminuindo muito com o atual interesse no setor ambiental e de novas tecnologias disponíveis; 
- Aplicações específicas no setor de biomateriais e nanotecnologia vêm elevando muito seu valor comercial.
Desvantagens:
A combustão de biopolímeros leva a CO2 renovável, mas sua decomposição natural pode levar a metano, cuja reabsorção natural é mais lenta, podendo causar problemas ambientais caso em quantidades excessivas.
Alem disto estes materiais contem plastificantes e aditivos que podem possuir algum efeito tóxico.
2- PLA - polilactatos
PLA é um poliéster produzido por síntese química a partir de ácido láctico obtido por fermentação bacteriana de glicose extraído do milho, com uso potencial na confecção de embalagens, itens de descarte rápido e fibras para vestimentas e forrações.
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.
Quando produzido pela via petroquímica esse ácido se constitui numa mistura opticamente inativa (50/50) das formas D e L. Diferentemente, o ácido obtido por via biotecnológica é opticamente ativo e dependendo da linhagem microbiana utilizada, pode se obter, especificamente, uma forma ou a outra do ácido lático, resultando em propriedades diferenciadas importantes quando polimerizado.
Os primeiros trabalhos de produção de PLA datam de 1932, sendo que o
polímero produzido era de baixo peso molecular e propriedades mecânicas não
adequadas. Trabalhos posteriores da empresa DuPont resultaram num polímero com alto peso molecular, patenteado em 1954, porém sua instabilidade em condições úmidas levou a uma descontinuidade de trabalho nessa área.
Aplicações na área médica surgiram como a produção de fios de sutura, porém somente no final da década de 80, início de 90 é que esforços foram feitos para se obter PLA em escala de commodity pelas empresas DuPont, Coors Brewing (Chronopol) e Cargill. O desenvolvimento de PLA para aplicações em grande escala iniciou-se em 1994 com a Cargill operando sua planta com capacidade de 6000 ton/ano nos Estados Unidos. Em 1997, a Dow Chemical e a Cargill resolvem explorar o mercado potencial de PLA e em 2000 é criada a joint venture Cargill Dow LLC com o propósito de produzir PLA em escala comercial e desenvolver o mercado para produtos a base de PLA.
Uma grande variedade de matérias-primas pode ser empregada na produção por via biotecnológica do ácido lático: as hexoses como a glicose, além de um grande número de compostos que podem ser facilmente convertidos a hexoses como açúcares, melaço, caldo de açúcar de beterraba, soro de leite e amido de arroz, trigo e batata. A utilização de hidrolisados lignocelulósicos também é colocada como alternativa mas ainda necessitando de estudos para sua viabilidade.
A produção de polilactato pode ser representada como mostra a Figura 4. A primeira etapa consiste na produção do ácido lático a partir de uma fonte de carbono. Inicialmente o amido é extraído da biomassa e convertido a açúcar por hidrólise enzimática ou ácida. e o caldo açucarado é fermentado por bactérias. O ácido lático é produzido a partir de piruvato sob condições de limitação de oxigênio, com conversões tipicamente superiores a 95% para carboidratos como substrato. A fermentação pode ser conduzida em batelada ou em processo contínuo e o ácido na maior parte das vezes necessita ser separado do caldo fermentado. O processo de purificação mais comum envolve neutralização seguida de filtração, concentração e acidificação.
A produção por via química a partir de matérias-primas petroquímicas como etileno e acetileno também pode ser realizada, resultando numa mistura racêmica com propriedades amorfas e aplicação possível como adesivos biodegradáveis.
Nos últimos anos, a rota microbiológica tem sido a preponderante, dado o aumento de demanda do mercado pelo produto produzido naturalmente.
Duas rotas são descritas para converter ácido lático num polímero de alto peso
molecular (Figura 4): uma rota indireta via lactato resultando no polilactato e outra direta pela polimerização por condensação resultando em poli (ácido lático), sendo ambos os produtos denominados como PLA .
PLA possui propriedades comparáveis aos termoplásticos sintéticos, seu peso molecular varia de 100.000 a 300.000, sendo esse intervalo de variação
semelhante ao do PET (170.000 a 350.000), apresentam-se desde amorfos até
semi-cristalinos/altamente cristalinos com temperaturas de fusão variando entre
130 e 180 oC. Suas propriedades básicas se situam entre as do poliestirenocristal e o PET. Possui resistência a graxas e óleos, é adequado para embalagens de produtos secos de curto tempo de prateleira, mas não é adequado para embalagem de fermentados e outros líquidos dado sua baixa barreira ao O2 e CO2. O PLA é altamente resistente ao ataque de microrganismos no solo ou esgoto em condições ambientes, necessitando aquecimento a temperaturas superiores a 58 oC para reduzir seu peso molecular e ser biodegradado.
Atualmente, a principal aplicação do PLA produzido é na área de embalagens, cerca de 70%, sendo o restante no setor de fibras e têxtil, agricultura, eletrônicos, aparelhos e aparatos domésticos.
A joint venture Cargill Dow produziu no ano de 2003 cerca de 100.000 ton sendo o maior produtor mundial de PLA e, estima para o ano de 2010 uma capacidade de produção de 500.000 ton/ano com a construção de duas novas unidades.
Outros produtores podem ser citados, mas todos com capacidades de produção bem menores: a Hycall BV (1.000 ton/ano), Inventa-Fischer GmbH (3.000 ton/ano), Snamprogetti (2.500 ton/ano), Mitsui Chemicals (500 ton/ano), Biomer e a Toyota, sendo que essa última empresa adquiriu a tecnologia da Shimadzu Corporation e em 2004 estava construindo sua unidade (1.000 ton/ano).
	
3- PA – polímeros de amido.
 	
 São polissacarídeos , modificados quimicamente ou não, produzidos a partir de amido extraído de milho, batata, trigo ou mandioca.
Com o amido podemos obter filmes biodegradáveis ou comestíveis para embalagem ou proteção de alimentos , e ainda na forma de sacos para doses únicas de detergentes, utilizados na lavagem de roupas, sendo colocados diretamente na máquina de lavar, sumindo com o processo de lavagem, que libera o produto. O filme de amido ou fécula de mandioca tem a mesma aparência dos filmes de PVC comercializados nos mercados e usados para embalar alimentos e já foram utilizados também para produção de roupas esportivas e tecidos de estofamento. Em um ambiente com umidade controlada o filme obtido a partir de fécula pode apresentar até 60% de alongamento em relação ao filme de PVC comercial. No entanto, o filme de amido perde umidade muito facilmente para o meio ambiente, o que o torna quebradiço quando exposto a ambientes secos e sofre hidrólise em ambientes com alto teor de umidade e baixo PH, pesquisas estão sendo realizadas em diversas instituições na busca de aditivos que minimizem esta característica, visto o enorme potencial dos filmes produzidos a base de amido. 
Os compósitos termoplásticos de amido incorporados a fibras vegetais têm apresentado maior estabilidade as variações ambientais, este fato tem incentivado novas pesquisas nesta direção. Todo instrumental utilizado na produção de termoplásticos pode ser utilizado na produção de biopolímeros à base de amido o que minimiza os custos em equipamentos. Os compósitos com amido e fibras vegetais têm apresentado excelentes propriedades e abrindo novos campos de aplicações, como nas indústrias automobilísticas e de utensílios domésticos.
A preparação de vários tipos de compósitos biodegradáveis pode ser realizadas a partir de três matérias primas principais: 
- Biopolímeros como amido, polilactato ( PLA ) e PHB; 
- Plastificante como glicerol, sacarose e açúcar invertido;
- Fibras vegetais como fibra de bananeira, fibra de coco, bambu e cana de açúcar.
O uso de amido como base para produção de polímeros biodegradáveis é promissor devido principalmente à disponibilidade natural desse produto, que é extraído de uma fonte renovável de matérias-primas (cereais, raízes, etc.). Laminados de biopolímero podem ser fabricados diretamente a partir de amido de milho comercial, gelatina, água e glicerol (plastificante).
O amido se destaca pela sua disponibilidade, biodegradabilidade e baixo custo aliados a um excelente desempenho.
O processo tecnológico mais apropriado para a industrialização destes polímeros é o processo de extrusão. Esse processo térmico, devido às suas características técnicas de funcionamento tais como alta pressão, intenso cisalhamento mecânico, alta temperatura e tempo de residência curto, tem sido aplicado com sucesso na obtenção de diversos materiais manufaturados a base de polímeros. O uso de extrusoras do tipo dupla rosca é aconselhável devido à elevada tensão cisalhante e elevada relação L/ D que garantem a polimerização e melhor homogeneidade do produto final. 
Temos 3 classes de materiais termoplásticos produzidos a partir do amido:
- Amido desestruturado ou gelatinizado: é um material termoplástico obtido por um rearranjo intermolecular (desestruturação das cadeias do amido), quando o amido é extrudado em extrusoras simples ou de dupla rosca com plastificantes;
- Amido complexado: amido desestruturado misturado com outros polímeros vindos do petróleo ou com outros bioplásticos;
- Amido modificado: são formados a partir da substituição de parte dos grupos OH das cadeias de amilase e amilopectina por grupos éter ou éster.
Estrutura do amido.
PHA – polihidroxialcanoato.
O polihidroxialcanoato é um poliéster completamente biodegradável em ambientes microbiologicamente ativos que pode ser sintetizado por plantas modificadas ou por bactérias a partir de materiais de reserva intracelular através de biossíntese direta de carboidratos de cana-de-açúcar ou de milho, ou de óleos vegetais extraídos principalmente de soja e palma. A produção de PHA possui várias vantagens: biodegradabilidade, redução do impacto ambiental, substituição a plásticos convencionais e uso de novos materiais em campos como o da medicina. Em contrapartida há a desvantagem de que a produção envolve altos custos.
Sua síntese é realizada a partir de fontes renováveis tal como o açúcar de cana, um dos insumos nacionais mais significativos e tradicionais, bem como a partir de outras fontes renováveis tais como material amiláceo, óleos vegetais, etc. Suas aplicações vão desde embalagens e materiais descartáveis e matrizes para liberação lenta de medicamentos até implantes, tecidos artificiais,moldes e fios para sutura na área médica devido a biocompatibilidade. Estes biopolímeros são semelhantes aos plásticos produzidos a partir do petróleo, podendo ser laminados, injetados e moldados, com facilidade, porem são totalmente biodegradáveis em um prazo de 6 meses a 1 ano. 
Os polihidroxialcanoatos são poliésteres acumulados como material de reserva energética por diversas bactérias na forma de grânulos intracelulares, que atingem até 80 % em peso da biomassa bacteriana. Podem ser sintetizados através de diferentes fontes de carbono renováveis e não renováveis, tal como o melaço (da cana de açúcar) e até mesmo alguns efluentes industriais de alimentos, atualmente vem sendo obtido a partir de bactérias e alguns vegetais geneticamente modificados.
A biossíntese de PHA por bactérias ocorre em biorreatores quando há excesso de fonte de carbono e a limitação de pelo menos um nutriente necessário à multiplicação das células (N, P, Mg ,S , Fe, O2 ,K ,Cu ,Co e Zn), quando então o polímero é acumulado dentro das células bacterianas em forma de grânulos, atingindo no máximo de 80 à 90% de sua massa em base seca. A composição de PHA e sua massa molar dependem da natureza química da matéria-prima oferecida como fonte de carbono, das condições ambientais de operação do biorreator e do tipo da bactéria empregada. Desta maneira, as características do polímero podem ser racionalmente moduladas no bioprocesso de produção. Os PHAs possuem propriedades físicas muito semelhantes aos polímeros convencionais, podendo substituí-los potencialmente em diversas aplicações. São termoplásticos e facilmente processáveis, sua aplicação industrial não requer alterações significativas nos equipamentos comuns utilizados para processamento e moldagem de termoplásticos para obtenção de peças comerciais comuns, podem ser reciclados ou incinerados sem geração de produtos tóxicos e o CO2 gerado por incineração é totalmente renovável, estes fatos aliados à crescenteprocura por materiais ecologicamente corretos, vem contribuindo para minimizar custos e expandir o comércio de bioplásticos.
As propriedades físicas dos PHA, bem como suas aplicações, dependem em grande medida de sua composição monomérica e do tamanho da cadeia o que por sua vez depende dos substratos fornecidos e do microrganismo empregado, logo é possível programar as propriedades do biopolímero obtido a partir dos dados operacionais de processo, tal como tipo e vazão de substratos, tempo de fermentação e cepas de microrganismos.
Etapas Fundamentais do Bioprocesso para obtenção de PHAs: 
- Esterilização do Biorreator e Acessórios; 
- Esterilização do meio de cultivo; 
- Crescimento e adaptação do inoculo em pequeno biorreator; 
- Introdução do inoculo;
- Processo de crescimento de biomassa à Aeróbico sem limitação de nutrientes e fontes de carbono; 
- Processo de Produção de Biopolimero ( PHA ) Pode ser Anaeróbico ou Aeróbico com limitação de oxigênio ( baixo KLa ). Utilizamos limitação de nutrientes essenciais ( um ou vários, como Mg, N, P, S, outros ) e excesso de fontes de carbono ( carboidratos e ácidos carboxílicos );
- Separação da biomassa contendo PHA intracelular; 
- Rompimento celular ( Solventes, HLMB, Hidrociclone, moinho de bolas, etc); 
- Separação, purificação, concentração e secagem do biopolímero.
Diversos microrganismos Gram-positivos e Gram negativos capazes de acumular PHAs, são encontrados no solo, no mar e em efluentes. Os custos para a produção destes plásticos estão diretamente relacionados ao tipo de microrganismo e dos substratos empregados. É desejável que as cepas produtoras tenham elevada velocidade específica de crescimento, bem como devem ser capazes de utilizar com bom rendimento substratos de baixo custo e mesmo efluentes tais como os de industrias de alimentos. O fator de conversão substrato/PHA deve ser elevado e a relação (massa de PHA acumulado)/(massa total de biomassa seca ) deve ser a maior possível. 
Normalmente a produção de P(3HB) em escala industrial utiliza bactérias gram-negativas tais como Cupriavidus necator ,Alcaligenes latus e Escherichia coli recombinante por apresentarem um rendimento muito bom e fácil crescimento com utilização de substratos de baixo custo. Porem o P(3HB) isolado de bactérias gram-negativas envolvem custos adicionais nas etapas de purificação, porque os seus grânulos de biopolimeros estão envolvidos em membranas de lipopolissacarídeos e podem conter endotoxinas ,que inviabilizariam o uso biomédico deste material por apresentar reações imunológicas intensas no organismo. Estes custos adicionais relativos às etapas de separação e purificação do P(3HB) podem ser evitados trabalhando-se com organismos gram-positivos. 
A seleção de culturas mistas com elevada capacidade de acumulação de PHAs ocorre naturalmente em resultado das condições de operação do reator e consequentemente não há necessidade de esterilização do sistema. Por outro lado, a utilização de culturas mistas facilita o uso de substratos complexos obtidos a partir de resíduos orgânicos tais como efluentes de industrias de alimentos, dado que a população microbiana se adapta continuamente à mudança de substrato,assim é possível minimizar custos pela utilização de culturas mistas e substratos selecionadas . O preço dos PHAs produzidos por culturas mistas pode, de fato, baixar para cerca de metade do preço dos produzidos por culturas puras, devido essencialmente à redução do custo dos substratos e dos custos de investimento. 
		Para a produção em escala industrial as bactérias que apresentam características mais favoráveis são Ralstonia eutropha recombinante, Ralstonia eutropha, Escherichia coli recombinante, Burkholderia sacchari, Burkholderia cepacia, Azotobacter vinelanddi, Pseudomonas olevorans, Methylobacterium organophilum, Bacillus cereus.
Destes os mais interessantes devido a sua produtividade e alta taxa de formação de biopolímero são a Cupriavidus necator ( Ralstonia eutropha ) ,Azotobacter vinelandii e a Escherichia coli recombinante. A Ralstonia eutropha é atualmente denominada Cupriavidus necator. maioria dos polímeros biodegradáveis apresentam grupamentos hidrolizáveis tais como amida, éster, réia, retano e outros. As pseudomonas podem produzir PHAs a partir de substratos contendo alcanos e/ou ácidos alcanoicos, os PHAs obtidos podem possuir cadeias medias e longas. 
O PHA mais conhecido é o P(3HB) e pode ser sintetizado por diversos microrganismos. O uso de bagaço de cana de açúcar hidrolisado para a produção de P(3HB) tem sido realizado com bom rendimento a partir da Burkholderia sacchari e Burkholderia cepacia , estas cepas brasileiras foram encontradas no solo de canaviais do estado de SP e seu desempenho é comparável ao da Alcaligenes eutrophus, considerada como referencia para a produção de PHAs. 
Na produção do P(3HB), o açúcar é hidrolisado através de um processo enzimático pelas bactérias da espécie Alcaligenes sp, ou seja, as mesmas bactérias que produzem o biopolímero quando submetida a condições de stress nutricional e outras de mesmo gênero são também capazes de hidrolisar a sacarose. O açúcar também pode ser hidrolisado em uma etapa anterior por processo enzimático em um reator em separado e o hidrolisado então pode ser administrado aos microrganismos produtores. Durante o processo, é utilizado, ainda, um álcool superior como solvente para a extração do biopolímero.	
O bagaço da cana-de-açúcar é utilizado na produção de energia elétrica e vapor, contudo pode também ser utilizado, via hidrólise / tratamento físico-químico, na obtenção de produtos de maior valor agregado. Os efluentes são basicamente água e matéria orgânica, lançada na lavoura de cana-de-açúcar como fertilizante orgânico. 
Um bom representante do grupo dos microrganismos produtores de PH3B é a Ralstonia eutropha.	
Em condições de crescimento balanceado esta bactéria catabolisa carboidratos pela via Entner-Doudoroff até piruvato, que pode então ser convertido através de descarboxilação em acetil–CoA. Durante o crescimento reprodutivo, acetil-CoA entra no ciclo dos ácidos tricarboxílicos com liberação da coenzima A ( CoASH ), sendo por fim oxidado a CO2 e água, gerando energia na forma de ATP, equivalentes redutores (NADH ,NADPH e FADH2 ) e precursores biossintéticos ( 2-oxoglutarato e oxaloacetato ), 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. 
Etapas da Via Entner- Doudoroff ( crescimento de biomassa ) : 
- É típica e exclusiva de alguns procarióntes 
- De natureza simples: deshidrogenação, deshidratação e a conversão de Glicose em ácido pirúvico e 3-fosfogliceraldeído (que é convertido a ácido pirúvico vía frutosa difosfato). 
- Por cada mole de Glicose se produze 1mole de ATP e dois moles de NADH+ e H+. 
- Seu significado básico provém da obtenção de ácido glucónico por alguns microorganismos: 
E. coli e Clostridium obtém os ácidos glucónicos do metabolismo intermediário por esta via a partir de glicose. 
1- 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. 
2- As bactérias que possuem as enzimas para está via podem metabolizar a Glicose sem a Glicólise ou a vía das pentosas fosfato. 
3- Esta via é encontrada em diversas bactérias incluindo: Ralstonia, Rhizobium, Pseudomonas e Agrobacterium. 
A aminação e transaminação direta do oxaloacetato levam à síntese de aminoácidos que são incorporados as cadeias polipeptídicas das proteínas celulares. A taxa de admissão da acetilCoA no ciclo do ácido tricarboxilico é dependente da disponibilidade de fontes de Nitrogênio, fósforo e outros nutrientes, além de concentração de oxigênio dissolvido e do correspondentepotencial oxidativo do ambiente. Logo para haver crescimento celular necessita-se de nutrientes e oxigênio em uma concentração ótima ao metabolismo e reprodução, caso a célula esteja em um 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 P(3HB) , que nos interessa. 
Acúmulo de grânulos de PHA em Rhodobacter shaeroides
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, o que, dependendo do método químico,da temperatura e do material ,pode ocorrer em grau significativo caso não haja uma escolha criteriosa dos solventes e condições operacionais. 
 Os métodos físicos podem ser ultra-som, hidrociclone, moinho de bolas prensa de Hughes ou pressão osmótica.
	
Degradação
	
Os PHAs são degradados em sistemas tanto aeróbicos quando anaeróbicos, porem é recomendável que sua degradação se de em ambiente sempre aeróbico, sua biodegradação se da pela ação de enzimas extracelulares naturalmente secretadas por microrganismos comuns. A biodegradação destes materiais ocorre mais rapidamente em ambiente anaeróbico e mais lentamente no ambiente marinho, em ambiente aeróbico, os produtos finais são CO2, água e húmus. Sob condições de anaerobicidade a biodegradação destes materiais geram metano que pode ser utilizado por seu potencial como combustível, contudo este aproveitamento não é atualmente realizado porque seria economicamente inviável, logo a sua degradação anaeróbica é evitada devido ao fato do metano ser também um gás estufa.
A chegada do PHB ao mercado tem sido impedida justamente por esta característica que o torna tão desejado: a biodegradabilidade. O problema é que ele começa a se degradar de forma absolutamente imprevisível. Além disso, ele é quebradiço demais. Cientistas da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, descobriram que a adição de nanopartículas de argila pode resolver os dois problemas. O PHB fica muito mais maleável e pode ter sua biodegradabilidade ajustada pelo simples controle da quantidade de nanopartículas que são adicionadas. Comparando com o PHB original, o novo plástico tem uma resistência e taxas de biodegradabilidade sistematicamente superiores ao do composto original. As "nanoargilas" também permitem que o plástico se deteriore mais rapidamente, ao longo de apenas 7 semanas. Com a vantagem de que o início dessa degradação é agora mais previsível e ajustável pela quantidade das nanopartículas de argila adicionadas.
	
4- Xantana
É um polissacarídeo sintetizado por bactérias do gênero Xanthomonas, e um importante biopolímero industrial. A descoberta da goma xantana foi resultado de um programa sistemático de busca iniciado pelo Departamento de Agricultura dos EUA em 1950. Ela é uma goma completamente atóxica sendo que a sua adição a alimentos no Brasil é permitida desde 1965.
A Xantana é um heteropolissacarídeo, cuja unidade básica repetidora é um pentassacarídeo, formado por duas unidades de glicose, duas unidades de manose e uma unidade de ácido glucorônico na proporção molar de 2,8:2,0:2,0 e grupos piruvato e acetil. Sua cadeia principal consiste em unidades de b-D-glucose com ligações nas posições 1 e 4. O trissacarídeo da cadeia lateral contém uma unidade de ácido D-glucurônico entre duas unidades de D-manose ligadas na posição O-3 de resíduos de glicose da cadeia principal. Aproximadamente metade dos resíduos D-manose terminais contém um ácido pirúvico ligado, com distribuição indeterminada. A unidade D-manose ligada à cadeia principal contém um grupo acetil na posição O-6. A presença dos ácidos acético e pirúvico produz um polissacarídeo do tipo aniônico.
Estrutura molecular da goma xantana.
A biossíntese de exopolissacarídeos (EPS) está diretamente relacionada à capacidade de sobrevivência do microrganismo em condições adversas de meio ambiente. De acordo com esses EPS desempenham diferentes papéis, que incluem: proteger o microrganismo contra desidratação; servir de barreira, impedindo que vírus e anticorpos se liguem a sítios específicos sobre a parede celular; acoplar e neutralizar toxinas carregadas ou íons metálicos tóxicos; atuar como fonte de carbono e energia; converter o excesso de substrato em uma massa espumosa que é mais difícil de ser metabolizada por outros microrganismos; interagir com células de animais ou plantas em relações específicas, simbióticas ou patogênicas.
Os EPS são, geralmente, considerados metabólitos secundários, produzidos quando uma fonte de carboidratos está presente em excesso. Metabólitos secundários são compostos sintetizados pelos microrganismos quando as células crescem lentamente ou cessam o crescimento. Seu papel no crescimento e metabolismo do microrganismo nem sempre é bem definido.
A principal característica da xantana é sua capacidade de modificar a reologia ou o comportamento de escoamento das soluções. Suas propriedades são determinadas por sua composição química, arranjos e ligações moleculares.
As soluções de xantana mostram um comportamento pseudoplástico, ou seja, a viscosidade diminui com o aumento da deformação do fluido. A viscosidade das soluções praticamente não se alteram com a temperatura entre 4º e 93ºC, com pH entre 1 e 13 e com forças iônicas equivalentes a concentrações de cloreto de sódio entre 0,05% e 1%. Há compatibilidade plena com uma grande diversidade de insumos usados industrialmente, como metais, ácidos, sais, agentes redutores, outros texturizantes, solventes, enzimas, surfactantes e conservantes. Em conjunto com galactomananas (goma guar e goma de algaroba) apresenta um aumento sinérgico de viscosidade e formam géis termorreversíveis.
A demanda por goma xantana produzida por X. campestris sp. Aumenta constantemente todos os anos e uma taxa anual de 5 – 10% é estimada
A goma xantana deve provavelmente continuar sendo o polímero mais utilizado nos próximos anos, devido às suas características reológicas singulares, pois pode alterar as propriedades básicas da água com capacidade de espessamento, estabilização, emulsificação, suspensão e geleificação. Soluções de xantana possuem alta viscosidade em baixas concentrações, estabilidade em uma ampla faixa de temperatura, pH e concentrações de sais. Por estas razões a goma xantana tem sido bastante empregada na indústria alimentícia e petrolífera, e apesar do preço ser mais elevado por unidade de massa, é menor quando comparado por unidade de viscosidade obtida.
Em 1992 a capacidade mundial de produção de biopolímeros (principalmente xantana) excedia 30.000 toneladas anuais correspondendo a 408 milhões de dólares. O Brasil segue a tendência mundial de incremento no consumo de xantana, mesmo sendo esta totalmente importada, demonstrando a relevância de se investir em uma produção nacional competitiva, já que o Brasil mostra-se com um grande potencial para a fabricação deste polímero em escala industrial, pois dispõe de matéria-prima básica para a produção: açúcar, e álcool para a recuperação do polímero 
No Brasil o substrato representa um baixo custo de produção, entretanto em outros países o custo do meio de fermentação representa um fator crítico sob o aspecto comercial na produção do polissacarídeo. Por esse motivo, vem aumentando muito o interesse por substratos alternativos como, por exemplo, resíduos industriais que podem ser utilizados como uma alternativa para produção de polissacarídeos diminuindo custos de produção e minimizando problemas ambientais causados pelo seu descarte.
5- Conclusão
Levando em conta todos os aspectos econômicos e ambientais, a produção de biopolímeros mostra-se uma alternativa inteligente para diversos problemas que a sociedade moderna, em especial a indústria, encontra em seu progresso.
Os estudosque o homem realiza, principalmente na área de engenharia bioquímica, mostram seu valor, uma vez que a tecnologia de produção destes polímeros utiliza o controle de forças naturais, e seres vivos para sintetizar matérias que agridem de forma cada vez menor o meio ambiente.
A demanda cada vez maior por esses produtos também é um importante fator que contribui para a manutenção e desenvolvimento do processo produtivo de biopolímeros.
Esse desenvolvimento, tanto de tecnologia quanto de pensamento ecológico, parecem ser as forças motrizes de uma nova era de descobertas e consciência. 
	6- Referências bibliográficas
Bailey, J.E.; Ollis D.F. Biochemical Engineering Fundamentals, McGraw-Hill
Book Co., 753 pp, 1977.
Griffin, G.J.L. Chemistry and Technology of Biodegradable Polymers. Blackie
Academis & Professional, 150 pp,1994
Sudesh, K.; Abe, H.; Doi, Y. Synthesis, structure and properties of polyhydroxyalkanoates:
biological polyesters. Progress Polymer Science, 25: 1503-1555, 2000.
Bhagavan ,N.V. ; Bioquímica ; 17,34,143 ;Interamericana Editora ;1977.