Eigenschaften, Produktion und Modifikation von Polyhydroxyalkanoaten

Polyhydroxyalkanoate (PHAs) sind Polymere, die von verschiedenen Bakterien zur Speicherung von Kohlenstoff und Energie synthetisiert werden. PHAs sind biologisch abbaubar und ungiftig. Sie zeigen auch Eigenschaften, die denen von erdölbasierten Polymeren ähneln. Daher sind diese Materialien vielversprechende Alternativen zu herkömmlichen Kunststoffen. Diese Übersicht zielt darauf ab, einen umfassenden Überblick über die PHA-Forschung zu geben, von der Produktion bis zur Anwendung. Diese Übersicht fasst die thermischen und mechanischen Eigenschaften verschiedener PHA-Homopolymere und Copolymere zusammen und vergleicht sie mit denen gängiger erdölbasierter Polymere. Dieser Vergleich zeigt, dass die Dehnung bis zum Bruch eine wesentliche Schwäche vieler PHAs darstellt. Verschiedene organische Abfälle, die in der mikrobiellen PHA-Produktion durch gemischte Fermentation verwendet werden, werden in diesem Überblick zusammengefasst. Wichtige Parameter der Fermentation von Rohstoffen, der Auswahl der Kulturen und der PHA-Akkumulation wurden verglichen. Der pH-Wert und die organische Belastungsrate beeinflussten die gesamte PHA-Ausbeute erheblich, und verschiedene Rohstoffe führten zu unterschiedlichen PHA-Zusammensetzungen. Physische (Mischung und Faserverstärkung) und biologische (Kofütterung) Modifikationen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von PHA werden in dieser Übersicht ausführlich behandelt. Die Zugfestigkeit ist die größte Verbesserung unter den mechanischen Eigenschaften nach der Modifikation. Aktuelle Anwendungen von PHA und seinen Derivaten werden ebenfalls in dieser Arbeit vorgestellt. Sie werden hauptsächlich in der Medizin, Landwirtschaft und Verpackungsindustrie eingesetzt. Der weitverbreiteten Anwendung von PHA stehen Herausforderungen wie hohe Produktionskosten und begrenzte mechanische Eigenschaften gegenüber. Diese Studie beabsichtigt, weitere Forschungen zu kosteneffektiven Methoden zur PHA-Produktion anzuregen und zusätzliche Modifikationstechniken zu erkunden.