Post on 04-Sep-2019
transcript
„SUPERABSORBENTS BIOPOLYMER
MATERIALS FOR AGRICULTURE USES
(SABIOM)” Coordonator:
Universitatea Politehnica din Bucuresti
Director proiect:
Conf. dr. ing. Anicuta STOICA
Contract de finantare nr.114/2012
Tip proiect PCCA2
Parteneri implicaţi în proiect
Denumirea si functia organizatiei participante in
cadul proiectului
Numele abreviat
al organizatiei
Tipul organiza-
tiei
Director/ Responsabil
Total
B C
CO - Universitatea Politehnica din Bucuresti
UPB UNI Conf.dr.ing.
Anicuta STOICA
1200000 0
P1 - Institutul National de cercetare-Dezvoltare pentru Chimie si Petrochimie- ICECHIM Bucuresti
INCDCP-ICECHIM
INCD Dr.ing. Andrei
SARBU 650000 0
P2 - Centrul de Cercetare si Prelucrare Plante Medicinale „PLANTAVOREL” SA
PLANTAVOREL INCD Dr.ing. Carmen
TEBRENCU 650000 228167
Total proiect 2500000 228167
Adresa web: www.sabiom.ro
2
Obiective generale:
- Obtinerea de materiale polimerice cu proprietati
superabsorbante, cu aplicatii in agricultura pentru
mentinerea umiditatii si conditionarea solului, avand
ca baza de plecare biopolimeri si apeland la tehnici
de sinteza nepoluante. Ideea principala este de a
utiliza polimeri biodegradabili in vederea evitarii
poluarii solului si asigurarii unei dezvoltari
sustenabile.
- Obtinerea de materiale superabsorbante
biodegradabile cu proprietati de eliberare controlata
a unor principii active.
Originalitatea si noutatea proiectului rezida in
obtinerea unor materiale superabsorbante pe baza
de bioceluloza si polimeri biocomplatibili naturali
(chitosan, pectina etc.) sau sintetici (alcool polivinilic,
poliacrilati etc.). Formularile cele mai eficiente de
produse superabsorbante vor contine componente
bioactive naturale (factori de crestere, fertilizatori sau
antidaunatori).
OBIECTIVELE
PROIECTULUI
SABIOM
3
Etapa I/2012 STUDII PRELIMINARE SI CERCETARI DE
LABORATOR ASUPRA MATRICILOR BIOPOLIMERICE UTILIZATE IN REALIZAREA DE MATERIALE
SUPERABSORBANTE
Activitate I.1 - Studii, analize necesare elaborarii tehnologiei de laborator
CO - Obţinerea de celuloză bacteriană din materii prime ieftine, în special provenite din deşeuri agricole şi optimizarea procesului de fermentaţie;
P1 - Selectarea de hidrogeluri polimerice pentru obţinerea de matrici superabsorbante, compatibile cu matricea de bioceluloză şi cu proprietăţi de gonflare superioare;
P2 - Identificarea diferitelor plante cu activitate antimicrobiană sau care conţin alte substanţe active şi studierea profilului fitochimic.
Perioda de derulare a etapei: 2.07 – 14.12.2012
4
Realizari-CO-Etapa 1
Spectrul FTIR BC
Membrana BC
purificata
Imagine SEM
suprafata BC
Imagine SEM
fibrile BC
5
Realizari-CO-Etapa 1
Pentru reducerea costurilor s-au
testat fructe depreciate, care nu pot
fi folosite nici pentru consumul
uman si nici in industria alimentara.
S-au testat sucuri de visine si de
zmeura ca sursă de carbon pentru
creșterea biocelulozei. Pentru
comparație s-a utilizat și suc de
ananas (studiat mult in Asia). Cantitatea de bioceluloză uscată
obținută în diverse medii de cultură
conținând pulpă de ananas, vișine
sau zmeură pentru 1 L de suc. 6
Realizari-P1-Etapa 1
7
AA-acid acrilic
MBA-
N,N’ metilenbisacrilamida
KPS-persulfat de potasiu
MS-metabisulfit de sodiu
Realizari-P1-Etapa 1
Au fost sintetizate prin copolimerizare radicalică noi structuri de hidrogeluri pe
bază de acid poliacrilic [PAA] reticulat cu [MBA], având ca sistem de iniţiere,
sistemul [KPS]/[MS], în apă distilată la temperatura camerei.
Gradul de gonflare a hidrogelurilor sintetizate a fost puternic
influenţat de :
a) concentraţia de monomer utilizată [AA], concentratii mici au dus la
obţinerea unor hidrogeluri cu un grad de reticulare mai mic şi, în consecinţă,
cu un grad de gonflare mai mare;
b) concentraţia de agent de reticulare; o concentraţie mai mică de
[MBA] a condus la un grad de gonflare mai ridicat;
c) concentraţia sistemului redox de iniţiere; o concentraţie mai mică
de initiator a favorizat obtinerea de hidrogeluri cu un grad de gonflare mai
ridicat
8
REALIZARI P2-ETAPA I
9
REALIZARI P2-ETAPA I Specia (Familia) Denumire
populara
Partea botanica utilizata
Provenienta/ anul de recoltare
Medicago sativa L (fam. Fabaceae)
lucerna Parte aeriana fara parti lemnoase
SOLARIS Serv SRL Piatra Neamt/ 2012
Trigonella foenum- graecum L. (fam. Fabaceae)
schinduf Seminte SCDA SECUIENI, jud. Neamt/ 2011
Thymus vulgaris L (fam. Lamiaceae)
Cimbru de gradina Partea aeriana inflorita SOLARIS Serv SRL Piatra Neamt/ 2012
Urtica dioica L. (fam. Urticaceae)
Urzica vie Partea aeriana SC RAZADA SRL Brasov/ 2012
Artemisia absinthium L. ( fam.Asteraceae)
pelin Partea aeriana NETWORK SRL Braila / 2012
Equisetum arvense L. (fam. Equisetaceae)
Coada calului tulpinile sterile SC RAZADA SRL Brasov/ 2012
Melilotus officinalis (L.) Lam. (fam. Fabaceae)
sulfina Parte aeriana inflorita LARIX COMIMPEX SRL Sovata / 2012
Armoracia rusticana L. ( fam.Brassicaceae)
hrean Radacina SOLARIS Serv SRL Piatra Neamt/ 2012
Humulus lupulus L. (fam. Cannabinaceae)
hamei inflorescente femele SC RAZADA SRL Brasov/ 2012
Frangula alnus Mill. (Rhamnus frangula L.) (fam. Rhamnaceae)
crusin scoarta de tulpini si ramurilor
SC RAZADA SRL Brasov/ 2011
Origanum vulgare L. (fam. Lamiaceae)
sovarf Partea aeriana inflorita SCDA Secuieni, jud. Neamt/ 2012
Ocimum basilicum L. ( fam. Lamiaceae )
busuioc Partea aeriana SN PLAFAR Cluj Napoca / 2012
Lavandula Angustifolia L ( fam. Lamiaceae)
lavanda Flori SCDA Secuieni, jud. Neamt/ 2012
Melissa officinalis L. (fam. Lamiaceae)
melisa/roinita Partea aeriana SCDA Secuieni, jud. Neamt/ 2012
Hypericum perforatum L. (fam. Hypericaceae (Guttiferae, Clusiaceae)
sunatoare partea terminala inflorita a plantei
SC RAZADA SRL Brasov/ 2012
10
Etapa II/2013 EXPERIMENTĂRI DE LABORATOR ÎN VEDEREA REALIZĂRII
MODELULUI EXPERIMENTAL DE OBŢINERE A MATERIALELOR SUPERABSORBANTE, CU SAU FĂRĂ AGROCHIMICALE NATURALE
ACTIVE Obiectivele etapei:
CO – UPB
- Obţinerea “in situ” de materiale superabsorbante cu conţinut de bioceluloză şi alţi biopolimeri prin modificarea mediului de cultură şi caracterizarea acestora;
- Studii de laborator privind transferul de masă prin materialele obţinute, dezvoltarea de modele de permeaţie, identificarea parametrilor de transport;
- Realizarea tehnologiei de laborator pentru obţinerea structurilor superabsorbante;
P1 – ICECHIM
- Superabsorbante pe bază de bioceluloză şi hidrogeluri polimerice;
- Caracterizarea materialelor obţinute din punct de vedere fizico-chimic;
P2 – PLANTAVOREL
- Obţinerea şi caracterizarea extractelor vegetale (fitocomplecşi chinone-flavonoide-acizi polifenolcarboxilici- principii amare-cumarine) cu acţiune antidăunătoare sau cu rol de fertilizare şi impregnarea materialelor superabsorbante cu acestea.
Diseminare prin comunicări şi articole
11
Realizari CO-Etapa a II-a
Imagini SEM ale biocelulozei
pure si ale unor compozite de
bioceluloza obtinute prin
modificarea mediului de
fermentatie.
a) Spectrul IR al BC pure si al
compozitelor BC-CMC.
b)Spectrul XRD al BC martor si al
compozitelor BC-CMC.
12
Realizari CO-Etapa a II-a Obtinerea de materiale superabsorbante cu continut de BC si
alti biopolimeri prin amestecarea biocelulozei cu solutii ale
acestora
a) Grad de gonflare al compozitelor BC-CMC
b) Grad de gonflare al compozitelor BC-CMC reticulate
cu epiclorhidrina de concentratie 2.5%.( CRL-proba
control)
Realizari CO-Etapa a II-a
a) Gradul de gonflare al compozitelor BC-CMC, pentru
concentratii mici ale solutiei de CMC-fara reticulare.
b) Gradul de gonflare al compozitelor BC-CMC 0.1%,
cu reticulare folosind solutii de epiclorhidrina la pH
variabil.
14
Realizari P1-Etapa a II-a Obtinerea hidrogelurilor hibride superabsorbante pe baza
de bioceluloza liofilizata (BCL) si acid acrilic (AA)
Proba
[BC]
(% fata
de [AA])
[AA-NH4+]
(mol/l) fata de
H2O
H2O
(ml)
[MBA](%)
fata de [AA]
[KPS/MS]
(%) fata de
AA
PAA 0 2 5 1 1
5BCL- PAA 5 2 5 1 1
10BCL-PAA 10 2 5 1 1
20BCL-PAA 20 2 5 1 1
(a)- Curbele TGA si b) DTG caracteristice probelor PAA, BC-
B3 si BC-B3-PAA.
Realizari P1-Etapa a II-a
a) Influenta concentratiei de bioceluloza liofilizate (BCL) de tip B3
asupra gradului de gonflare; b) Influenta concentratiei de bioceluloza
liofilizata (BCL)de tip A2 asupra gradului de gonflare.
Concluzii etapa a II-a-P1
Prin copolimerizare radicalica, la temperatura camerei au fost sintetizate noi structuri de hidrogeluri pe baza de bioceluloza liofilizata [BCL] inglobata si acid poliacrilic [PAA] reticulat cu [MBA], avand ca sistem de initiere, sistemul [KPS]/[MS], in apa distilata. Hidrogelurile obtinute au fost caracterizate pentru determinarea gradului de gonflare cu apa.
Spectrele FTIR si caracterizarea comportamentului termic al hidrogelurilor obtinute au aratat prezenta biocelulozei in structura polimerului sintetic, de tip acid poliacrilic, ceea ce denota compatibilizarea celor doua componente.
In urma determinarilor, s-a observat scaderea semnificativa a gradului de gonflare al hidrogelurilor o data cu cresterea concentratiei de bioceluloza liofilizata, de aceea se propune utilizarea unor concentratii mici de BC.
17
Realizari P2 etapa a II-a
Program experimental Plantavorel
18
Realizari P2 etapa a II-a
Exemple de cromatograme
pentru extractul de scoarta de
crusin
Realizari P2 etapa a II-a Studiile experimentale realizate in aceasta etapa au avut drept scop evaluarea si
aplicarea metodelor / tehnicilor de extractie a principiilor active din plante medicinale si aromatice, obtinerea unor extracte vegetale din specii vegetale selectate cu potential fitochimic si biologic (agenti fitopatogenici in agricultura) si caracterizarea fitochimica a acestora in corelatie cu potential antipatogen evaluat prin studii preliminare de activitate biologica.
S-au selectat plante medicinale si aromatice cu un continut major in clase de substante cu proprietati antibacteriene si antifungice puse in evidenta de studiul bibliografic: flavonoide, fenoli si acizi fenolici, chinone, cumarine , principii amare, saponine si aminoacizi:
Urtica dioica L. (fam. Urticaceae), URZICA VIE-partea aeriana;
Artemisia absinthium L. (fam.Asteraceae), PELIN- partea aeriana;
Frangula alnus Mill. (Rhamnus frangula L.) (fam. Rhamnaceae), CRUSIN- scoarta;
Hypericum perforatum L. (fam. Hypericaceae (Guttiferae, Clusiaceae)- SUNATOARE- partea terminala inflorita a plantei.
20
DISEMINARE
ARTICOLE
1. L.M. Dobre, Anicuta Stoica-Guzun, Antimicrobial Ag-polyvinyl alcohol-bacterial
cellulose composite films, Journal of Biobased Materials and Bioenergy, 7,
(2013), 157-162
2. Anicuta Stoica-Guzun, Marta Stroescu, Sorin Ion Jinga, Iuliana Mihaela Jipa,
Tanase Dobre, Microwave assisted synthesis of bacterial cellulose - calcium
carbonate composites, Industrial Crops and Products, 50, (2013), 414-422
3. Sorin Ion Jinga, Gabriela Isopencu, Anicuta Stoica-Guzun, Marta Stroescu,
Mariana Ferdes, Brandusa Ohreac, Silver green synthesis on bacterial
cellulose membranes using tanic acid, Digest Journal of Nanomaterials and
Biostructures, 8 (4), (2013), 1711-1717
CERERE DE BREVET
Sarbu Andrei, Zaharia Anamaria, Stela Iancu, Stoica Anicuta, Stroescu Marta,
Dobre Tanase, Ciripoiu Anita- Laura, ‘’PROCEDEU DE OBTINERE DE
HIDROGELURI HIBRIDE PE BAZA DE CELULOZA BACTERIANA SI
COPOLIMERI ACRILICI’’, Nr de inregistrare A/00681 din data 13.09.2013
21
DISEMINARE CONFERINTE INTERNATIONALE
1) Marta Stroescu, Anicuta Stoica, Tanase Dobre, Rodica Ceclan, Gabriela Isopencu, Antimicrobial bacterial cellulose
composites, 18th International Conference on Chemistry and Chemical Engineering, September 4-7, Sinaia, Romania,
Papers and abstracts, ISSN 2344-1895, S4-59
2) Anicuta Stoica, Marta Stroescu, Tanase Dobre, Oana Parvulescu, Bacterial cellulose composites used as
superabsorbent materials for arid areas, 18th International Conference on Chemistry and Chemical Engineering,
September 4-7, Sinaia, Romania, Papers and abstracts, ISSN 2344-1895, S4-60
3) Anamaria Lungu, Andrei Sarbu, Anita-Laura Ciripoiu, Katja Jankova Atanasova, Xavier-Francois Perrin, Mircea
Teodorescu and Silviu Vulpe, Hydrogel Nanocomposites Based On Cross-Linked Poly (Acrylic Acid) And Kaolin Modified
With Polyacrylamide, 18th International Conference on Chemistry and Chemical Engineering, September 4-7, 2013,
Sinaia, Romania, Papers and abstracts, ISSN 2344-1895, S6-62
4) Anamaria Lungu, Andrei Sarbu, Anita-Laura Ciripoiu, Xavier-Francois Perrin, Mircea Teodorescu, New structures of
hydrogel nanocomposites obtained through inverse suspension polymerization, "ICOSECS 8" – International Conference
of the Chemical Societies of the South-East European countries, June 27-29, 2013, Belgrad, Serbia, Book of Abstracts,
ISBN 978-86-7132-053-5
5) Monica Duldner, Stela Iancu, Andrei Sarbu, Steluta Apostol, Emeric Bartha, Green method of obtaining polyester-
polyols for rigid polyurethane foams with improved physico-mecanical and flame retardant properties, "ICOSECS 8" –
International Conference of the Chemical Societies of the South-East European countries, June 27-29, 2013, Belgrad,
Serbia, Book of Abstracts, ISBN 978-86-7132-053-5
6) Carmen Tebrencu, Ruxandra Cretu, Gabriela Mitroi, Elena Iacob, Maria Chiriac, Valentin Grigoras, Phytochemical
screening of Urtica dioica extracts: preliminary study for their utilization as antimicrobial and antifungal agents, Trend in
natural products research: a young scientists meeting of PSE and ÖPhG, July 21-25, 2013, University Centre Obergurgl,
Tyrol, Austria, Final Programme & Book of Abstracts, ISBN-13-978-0-9565472-3-1
22
DISEMINARE CONFERINTE NATIONALE
1. Anamaria Lungu, Andrei Sarbu, Victor Fruth- Oprisan, Cornel Munteanu, Anita-Laura
Ciripoiu. ‘’Morphological Characterization of New Nanocomposite Hydrogels Based on
Polyacrylic Acid and Modified Kaolinite’’, A 12-a ediţie a Seminarului Naţional de
Nanoştiinţă şi Nanotehnologie, Biblioteca Academiei Române, 16 mai 2013, Bucuresti
2. Stela Iancu, Monica Duldner, Andrei Sarbu, Ana Maria Zaharia, Ana Mihaela Florea,
Stefan Ovidiu Dima, Emeric Bartha, Investigation Of Two Synthetic Routes For
Developing Biodegradable, Water Dispersible Copolyesters, Starting From Pet Wastes
And Renewable Materials – "PRIOCHEM" editia a IX a – Prioritatile chimiei pentru o
dezvoltare durabila, 24 -25 octombrie, 2013, Bucuresti, ISSN 2285-8334
3. Carmen Tebrencu, Elena Ionescu, Neculai Antohe, Screeningul fito-chimic a extractelor
din Rhamnus frangula L.: Studiu preliminar de utilizare a acestora ca agenti anti-
patogenici in agricultura durabila, Conferinta nationala a Academiei Oamenilor de
Stiinta din Romania, 20-21 septembrie, 2013, Brasov, Eco-Economia si Dezvoltarea
Durabila, Rezumatele lucrarilor, p 14
23
VA MULTUMESC
PENTRU ATENTIE !