Les biopolymères - Alternatives aux produits pétroliers

Thèmes abordés

Chimie, Énergie - Environnement, biopolymère, masse d'un polymère, polymère, polymère biodégradable, polymère compostable, pétrole, bioplastique, biodégradation, polymère amorphe, polymère cristallin, polymère semi-cristallin

Résumé du document

Ce diaporama sur les biopolymères vise à comprendre en quoi ils représentent une alternative aux produits pétroliers.

Extraits

[...] n'existent pas naturellement désordre Un polymère subit les changements de température En raison de ces organisations (amorphe, intermédiaire, cristallin) Matériau devient cassant Matériau devient mou Transition vitreuse : se produit dans les zones amorphes Fusion : passage des chaînes de polymère d'un état cristallin ordonné à un état liquide désordonné = température de fusion Pour toutes les molécules compris les polymères) La transition Vitreuse = 2ème caractérisitique des polymères uniquement Un polymère amorphe est caractérisé par une Tv ou Tg VITREUX = Dur, cassant à l'opposé de Caoutchoutique (On détermine ces Tv et Tf par une DSC) Un polymère semi-cristallin est caractérisé par une Tv/Tg ET une Tf 3 états possibles : VITREUX Dur, cassant Plastique Fondu T°C Tv Tf PS, PMMA PVC Tv = + 100°C Tv = + 80°C VITREUX à T ambiante PE PP Tv = - 70°C Caoutchoutique à T ambiante Tv = - 20°C 2.2) Biodégradation des polymères monomères utilisés par les microorganismes ➢ Biodégradation : chute de la masse molaire Mn moyenne Pas forcément compostable ni fabriqué à partir de la biomasse. Polymère compostable = susceptible de se dégrader dans le compost (environnement particulier) Biodégradable ne signifie pas qu'il s'agit forcément d'un biopolymère La majorité des biopolymères non biodégradables peuvent être détériorés mais pas bioassimilés (nanoparticules persistantes dans un milieu). Dégradation = obtention de particules Surface spécifique = est susceptible d'entrer en contact avec des Mo. C'est la surface totale des petits cubes. Elle est supérieure à celle du gros cube. [...]

[...] Techniques d'analyses : RMN ou MS en MALDI TOF Polymère plutôt liquide ou solide ? amélioration des propriétés mécaniques Les propriétés mécaniques d'un polymère dépendent très fortement de sa masse molaire C C O H2 H2 * 1000 limite liquide n * M Soit un échantillon de polymère qui est un mélange de Ni chaînes de masse Mi. Le PEG (poly éthylène glycol) Dans 1 population de polymères il y en a de toutes sortes avec des longueurs des arrangements différents etc . [...]

[...] Contrôle de l'interaction cellule-surface Pb : Adsorption de bactéries et protéines sur un cathéter polymères hydrophile qui va apporter une couche d'eau = effet repoussant vis à vis des prot et bactéries chaînes polymères qui se déploient à la surface = contrainte stérique sur les bactéries Contrôler les phénomènes d'adsorption protéique et d'adhésion cellulaire pour étudier les réponses cellulaires ou pallier à des complications (infections, trombose) à l'échelle des implants médicaux Ex 2. Biomatériaux et hydrogels contrôlant l'adhésion, la croissance/différenciation cellulaire Biomatériau = en environnement, c'est un matériau provenant de biopolymères / en médical, c'est un matériau qui interagit avec le milieu. Hydrogels issus de macromolécules biologiques. Ce sont des systèmes 3D réticulés. Système qui absorbe l'eau dans son réseau. [...]

[...] Applications techniques - ABS : crylonitrile butadiène styrène polyamides polycarbonates polyacryliques PU : polyuréthane - télephones, électroménager - nylon - Plexiglas (PMMA) - Lycra Pourquoi utilise-t-on des plastiques ? certains recyclables Pas cher légèreté incassable qualités esthétiques fraîcheur des aliments protection contre contamination Problèmes environnementaux • « Le plastique a/est une matière d'avance • il a toutes les qualités. Son seul problème, c'est son image »  Pollution  Durée de vie Sac plastique : 100 à 400 ans Issu de la pétrochimie Non dégradable Véritable besoin de plastiques issus de matières premières renouvelables, respectant l'environnement et démontrant un équilibre coût / performance optimum Plupart des dérivés de celluloses Issus de Matières Premières renouvelables Biopolymères pétroplastiques Majorité des Plastiques PE, PS, PP, PVC, PMMA, PET Issus de de la Pétrochimie Non Biodégradable Le chitosan a une propriété antibactérienne Amidon = végétaux Poly(acide lactique) = lait Poly(hydroxyalcanoates) = bactéries Chitine, Chitosan = crustacés Biodégradable Poly(e-caprolactone) Poly(anhydrides) Ce n'est pas parce que c'est un biopolymère que c'est biodégradable Applications Environnementales Matériau Composition Mater Bi Amidon+polyester Polynat Farine de seigle Ecofoam Amidon Emballage calage Biopol PHB/HV Rasoirs, bouteilles PLA Produits d'hygiène, vêtement de sport, conditionnement et emballage Cargill Dow (USA) Protéines issues de farines de graines de coton Films agricoles (extrusion) Cirad (France) Eco-pla pla = poly acide lactique Bio-D (non commercialisé Applications Sacs de collecte des déchets verts, films agricoles, couverts jetables Couverts jetables, pots de fleurs de Société Novamont (Italie) Roverc'h (France) American Excelsior Company (USA) Goodfellow (grande bretagne) Polymère pour la santé, évolution contrôle des interactions avec le milieu physio Applications pour la santé Dispositifs médicaux Parapharmacie Matériaux implantables Biostable Biodégradable Vecteurs de principes actifs Pas un principe actif: doit être éliminé Libération prolongée Administration facilitée Protection du principe actif Contrôle de la libération ciblage Application additif polymères Biocompatible : non toxique, non immunogène, non carcinogène Pas de petites molécules résiduelles, même durant la dégradation Biofonctionnalité : propriétés adéquates (mécaniques, physiques, chimiques, thermiques, biologiques), facile à manipuler, stérilisable, Storable, approuvés par la FDA = Food and Drug Administration Polymères pour la santé Polymères à l'interface avec le vivant : La macromolécule et les matériaux sont : 1. [...]

[...] Systèmes nanoparticulaires « stimuli-responsive » pour accroitre l'efficacité thérapeutique Modification d'un paramètre permet de modifier ces particules (libération de principe actif qui était piégé) Contrôler les phénomènes d'adsorption protéique et d'adhésion cellulaire pour étudier les réponses cellulaires ou pallier à des complications (infections, trombose) à l'échelle des implants médicaux Définitions 2.1) Polymères Macromolécule formée de l'enchaînement covalent d'un très grand nombre d'unités de répétition (monomères ou motifs) Exemple de l'éthylène et du polystyrène: n est très grand H 2C CH2 éthylène monomère H2C CH2 unité de répétition * C C H2 H2 n * liaison covalente polyéthylène polymère -CH2-CH2- est l'unité du polymère. Molécule Macromolécule Différents types de polymères Il existe deux types de polymères : Les homopolymères = répétition d'un même motif moléculaire A A A A A A A Ex. PHB A Les copolymères = répétition de 2 motifs moléculaires différents A A B A * B C C H2 H2 B n B B H C C H2 Ph A n A B A Ex. P(HB-HV) * copolyéthylènestyrène Les copolymères sont des polymères qui possèdent plusieurs unités et B). [...]