catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2024-2-76-84catal-1009Research ArticleБИОКАТАЛИЗBIOCATALYSISПрименение биомассы микроводорослей для получения востребованных продуктов. Часть 6. Биопластик из микроводорослейThe use of microalgae biomass for the production of marketable products. Part 6: Bioplastic from microalgaeСамойловаЮ. В.SamoylovaYu. V.ctls@kalvis.ruСорокинаК. Н.SorokinaK. N.ctls@kalvis.ruПармонВ. Н.ParmonV. N.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis, NovosibirskRussian Federation2024200320242427684Copyright © LLC "KALVIS", 20242024LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/1009

Данная статья является частью цикла обзоров, посвященных применению биомассы микроводорослей для получения продуктов широкого применения. В настоящем обзоре микроводоросли рассматриваются как потенциальное возобновляемое сырье для получения функциональных материалов, нашедших свое применение в полимерной промышленности. Прочные, стабильные и биоразлагаемые биопластики из микроводорослей являются альтернативой традиционным пластикам нефтяного происхождения. Рассмотрены пути получения биопластиков из микроводорослей как напрямую из биомассы (полигидроксиалканоаты, крахмал, целлюлоза, органические кислоты), так и смешиванием биомассы с другими полимерами. Представлены данные о перспективности использования биопластиков, получаемых на основе микроводорослей, в том числе в результате комплексной переработки биомассы.

This article is part of a series of reviews devoted to the using microalgae biomass to obtain widely used products. In this review, microalgae are considered as a potential and renewable feedstock for producing functional materials that have found their application in the polymer industry. Strong, stable and biodegradable bioplastics from microalgae are an alternative to traditional petroleumbased plastics. The ways of obtaining bioplastics from microalgae, using the biomass directly (polyhydroxyalkanoates, starch, cellulose, organic acids), as well as using it blending with other polymers, are considered. Data are presented on the prospects of using bioplastics from microalgae, including as a result of biomass biorefinery.

микроводорослибиомассабиопластикполигидроксиалканоатыmicroalgaebiomassbioplasticpolyhydroxyalkanoatesReferencesMacArthur E. // Science. 2017 T. 358, № 6365. C. 843-843.MacArthur E. // Science. 2017 T. 358, № 6365. C. 843-843.Geyer R., Jambeck J. R., Law K. L. // Science Advances. 2017. T. 3, № 7. C. e1700782.Geyer R., Jambeck J. R., Law K. L. // Science Advances. 2017. T. 3, № 7. C. e1700782.Adamu Ugya Y., Chen H., Sheng Y., Ajibade F. O., Wang Q. // Environmental Research. 2023. T. 236. C. 116833.Adamu Ugya Y., Chen H., Sheng Y., Ajibade F. O., Wang Q. // Environmental Research. 2023. T. 236. C. 116833.Roy Chong J. W., Tan X., Khoo K. S., Ng H. S., Jonglertjunya W., Yew G. Y., Show P. L. // Environmental Research. 2022. T. 206. C. 112620.Roy Chong J. W., Tan X., Khoo K. S., Ng H. S., Jonglertjunya W., Yew G. Y., Show P. L. // Environmental Research. 2022. T. 206. C. 112620.Сорокина К. Н., Самойлова Ю. В., Пармон В. Н. // Катализ в промышленности. 2022. T. 22, № 3. C. 66-85.Сорокина К. Н., Самойлова Ю. В., Пармон В. Н. // Катализ в промышленности. 2022. T. 22, № 3. C. 66-85.Пилигаев А. В., Сорокина К. Н., Самойлова Ю. В., Пармон В. Н. // Катализ в промышленности. 2019. T. 19, № 2. C. 149-162.Пилигаев А. В., Сорокина К. Н., Самойлова Ю. В., Пармон В. Н. // Катализ в промышленности. 2019. T. 19, № 2. C. 149-162.Самойлова Ю. В., Сорокина К. Н., Пармон В. Н. // Катализ в промышленности. 2023. T. 23, № 3. C. 66-80.Самойлова Ю. В., Сорокина К. Н., Пармон В. Н. // Катализ в промышленности. 2023. T. 23, № 3. C. 66-80.Lim J. H. K., Gan Y. Y., Ong H. C., Lau B. F., Chen W.-H., Chong C. T., Ling T. C., Klemeš J. J. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021. T. 149. C. 111396.Lim J. H. K., Gan Y. Y., Ong H. C., Lau B. F., Chen W.-H., Chong C. T., Ling T. C., Klemeš J. J. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021. T. 149. C. 111396.Самойлова Ю. В., Сорокина К. Н., Пармон В. Н. // Катализ в промышленности. 2023. T. 23, № 3. C. 43-51.Самойлова Ю. В., Сорокина К. Н., Пармон В. Н. // Катализ в промышленности. 2023. T. 23, № 3. C. 43-51.Moreno-Garcia L., Adjallé K., Barnabé S., Raghavan G. S. V. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. T. 76. C. 493-506.Moreno-Garcia L., Adjallé K., Barnabé S., Raghavan G. S. V. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. T. 76. C. 493-506.Rahman A., Miller C. D. Chapter 6 - Microalgae as a Source of Bioplastics. Algal Green Chemistry. Amsterdam: Elsevier, 2017. C. 121-138.Rahman A., Miller C. D. Chapter 6 - Microalgae as a Source of Bioplastics. Algal Green Chemistry. Amsterdam: Elsevier, 2017. C. 121-138.Karan H., Funk C., Grabert M., Oey M., Hankamer B. // Trends in Plant Science. 2019. T. 24, № 3. C. 237-249.Karan H., Funk C., Grabert M., Oey M., Hankamer B. // Trends in Plant Science. 2019. T. 24, № 3. C. 237-249.Muhammadi n., Shabina n., Afzal M., Hameed S. // Green Chemistry Letters and Reviews. 2015. T. 8, № 3-4. C. 56-77.Muhammadi n., Shabina n., Afzal M., Hameed S. // Green Chemistry Letters and Reviews. 2015. T. 8, № 3-4. C. 56-77.Costa S. S., Miranda A. L., de Morais M. G., Costa J. A. V., Druzian J. I. // International Journal of Biological Macromolecules. 2019. T. 131. C. 536-547.Costa S. S., Miranda A. L., de Morais M. G., Costa J. A. V., Druzian J. I. // International Journal of Biological Macromolecules. 2019. T. 131. C. 536-547.Yousuf R. G., Winterburn J. B. // Biochemical Engineering Journal. 2017. T. 127. C. 68-76.Yousuf R. G., Winterburn J. B. // Biochemical Engineering Journal. 2017. T. 127. C. 68-76.Bellini S., Tommasi T., Fino D. // Bioresource Technology Reports. 2022. T. 17. C. 100985.Bellini S., Tommasi T., Fino D. // Bioresource Technology Reports. 2022. T. 17. C. 100985.García G., Sosa-Hernández J. E., Rodas-Zuluaga L. I., Castillo-Zacarías C., Iqbal H., Parra-Saldívar R. // Polymers. 2020. T. 13 (1), № 131.García G., Sosa-Hernández J. E., Rodas-Zuluaga L. I., Castillo-Zacarías C., Iqbal H., Parra-Saldívar R. // Polymers. 2020. T. 13 (1), № 131.Troschl C., Meixner K., Drosg B. // Bioengineering. 2017. T. 4(2), № 26.Troschl C., Meixner K., Drosg B. // Bioengineering. 2017. T. 4(2), № 26.Simonazzi M., Pezzolesi L., Galletti P., Gualandi C., Pistocchi R., De Marco N., Paganelli Z., Samorì C. // International Journal of Biological Macromolecules. 2021. T. 191. C. 92-99.Simonazzi M., Pezzolesi L., Galletti P., Gualandi C., Pistocchi R., De Marco N., Paganelli Z., Samorì C. // International Journal of Biological Macromolecules. 2021. T. 191. C. 92-99.Costa S. S., Miranda A. L., Andrade B. B., Assis D. d. J., Souza C. O., de Morais M. G., Costa J. A. V., Druzian J. I. // International Journal of Biological Macromolecules. 2018. T.116. C. 552-562.Costa S. S., Miranda A. L., Andrade B. B., Assis D. d. J., Souza C. O., de Morais M. G., Costa J. A. V., Druzian J. I. // International Journal of Biological Macromolecules. 2018. T.116. C. 552-562.Wicker R. J., Autio H., Daneshvar E., Sarkar B., Bolan N., Kumar V., Bhatnagar A. // Bioresource Technology. 2022. T. 363. C.127912.Wicker R. J., Autio H., Daneshvar E., Sarkar B., Bolan N., Kumar V., Bhatnagar A. // Bioresource Technology. 2022. T. 363. C.127912.Naresh Kumar A., Chatterjee S., Hemalatha M., Althuri A., Min B., Kim S.-H., // Bioresource Technology. 2020. T. 296. C. 122315.Naresh Kumar A., Chatterjee S., Hemalatha M., Althuri A., Min B., Kim S.-H., // Bioresource Technology. 2020. T. 296. C. 122315.Mehariya S., Plöhn M., Jablonski P., Stagge S., Jönsson L. J., Funk C. // Bioresource Technology. 2023. T. 376. C. 128901.Mehariya S., Plöhn M., Jablonski P., Stagge S., Jönsson L. J., Funk C. // Bioresource Technology. 2023. T. 376. C. 128901.Senko O., Stepanov N., Maslova O., Efremenko E. N. // Catalysts. 2023.Senko O., Stepanov N., Maslova O., Efremenko E. N. // Catalysts. 2023.Khomlaem C., Aloui H., Kim B. S. // Applied Sciences. 2021. T. 11, № 3. C. 1094.Khomlaem C., Aloui H., Kim B. S. // Applied Sciences. 2021. T. 11, № 3. C. 1094.Rahardiyan D., Moko E. M., Tan J. S., Lee C. K. // Enzyme and Microbial Technology. 2023. T. 168. C. 110260.Rahardiyan D., Moko E. M., Tan J. S., Lee C. K. // Enzyme and Microbial Technology. 2023. T. 168. C. 110260.Mathiot C., Ponge P., Gallard B., Sassi J.-F., Delrue F., Le Moigne N. // Carbohydrate Polymers. 2019. T. 208. C. 142-151.Mathiot C., Ponge P., Gallard B., Sassi J.-F., Delrue F., Le Moigne N. // Carbohydrate Polymers. 2019. T. 208. C. 142-151.Chen P.-T., Hong Z.-S., Cheng C.-L., Ng I. S., Lo Y.-C., Nagarajan D., Chang J.-S. // Bioresource Technology. 2020. T. 308. C. 123266.Chen P.-T., Hong Z.-S., Cheng C.-L., Ng I. S., Lo Y.-C., Nagarajan D., Chang J.-S. // Bioresource Technology. 2020. T. 308. C. 123266.Talukder M. M. R., Das P., Wu J. C. // Biochemical Engineering Journal. 2012. T. 68. C. 109-113.Talukder M. M. R., Das P., Wu J. C. // Biochemical Engineering Journal. 2012. T. 68. C. 109-113.Maslova O., Stepanov N., Senko O., Efremenko E. // Bioresource Technology. 2019. T. 272. C. 1-9.Maslova O., Stepanov N., Senko O., Efremenko E. // Bioresource Technology. 2019. T. 272. C. 1-9.Prakash Menon M., Selvakumar R., Suresh kumar P., Ramakrishna S. // RSC Advances. 2017. T. 7, № 68. C. 42750-42773.Prakash Menon M., Selvakumar R., Suresh kumar P., Ramakrishna S. // RSC Advances. 2017. T. 7, № 68. C. 42750-42773.Lee H.-R., Kim K., Mun S. C., Chang Y. K., Choi S. Q. // Carbohydrate Polymers. 2018. T. 180. C. 276-285.Lee H.-R., Kim K., Mun S. C., Chang Y. K., Choi S. Q. // Carbohydrate Polymers. 2018. T. 180. C. 276-285.Guru Moorthy A., Abdul-Latif N. I. S., Ong M. Y., Shamsuddin A. H., Nomanbhay S. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. T. 476, № 1. C. 012139.Guru Moorthy A., Abdul-Latif N. I. S., Ong M. Y., Shamsuddin A. H., Nomanbhay S. // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. T. 476, № 1. C. 012139.Zeller M. A., Hunt R., Jones A., Sharma S. // Journal of Applied Polymer Science. 2013. T. 130, № 5. C. 3263-3275.Zeller M. A., Hunt R., Jones A., Sharma S. // Journal of Applied Polymer Science. 2013. T. 130, № 5. C. 3263-3275.Deshmukh A. R., Aloui H., Khomlaem C., Negi A., Yun J.-H., Kim H.-S., Kim B. S. // Food Chemistry. 2021. T. 337. C. 127777.Deshmukh A. R., Aloui H., Khomlaem C., Negi A., Yun J.-H., Kim H.-S., Kim B. S. // Food Chemistry. 2021. T. 337. C. 127777.Mondal K., Bhattacharjee S. K., Mudenur C., Ghosh T., Goud V. V., Katiyar V. // RSC advances. 2022. T. 12, № 21. C. 13295–13313.Mondal K., Bhattacharjee S. K., Mudenur C., Ghosh T., Goud V. V., Katiyar V. // RSC advances. 2022. T. 12, № 21. C. 13295–13313.González-Balderas R. M., Felix M., Bengoechea C., Orta Ledesma M. T., Guerrero A., Velasquez-Orta S. B. // European Polymer Journal. 2021. T. 160. C. 110766.González-Balderas R. M., Felix M., Bengoechea C., Orta Ledesma M. T., Guerrero A., Velasquez-Orta S. B. // European Polymer Journal. 2021. T. 160. C. 110766.Yun J. H., Yang J. H., Nam J. W., Hong J. S., Kim H. S., Ahn K. H. // Materials Today Sustainability. 2022. T. 18. C. 100142.Yun J. H., Yang J. H., Nam J. W., Hong J. S., Kim H. S., Ahn K. H. // Materials Today Sustainability. 2022. T. 18. C. 100142.López Rocha C. J., Álvarez-Castillo E., Estrada Yáñez M. R., Bengoechea C., Guerrero A., Orta Ledesma M. T. // Journal of Environmental Management. 2020. T. 263. C. 110353.López Rocha C. J., Álvarez-Castillo E., Estrada Yáñez M. R., Bengoechea C., Guerrero A., Orta Ledesma M. T. // Journal of Environmental Management. 2020. T. 263. C. 110353.Tran D.-T., Lee H. R., Jung S., Park M. S., Yang J.-W. // Algal Research. 2018. T. 31. C. 525-533.Tran D.-T., Lee H. R., Jung S., Park M. S., Yang J.-W. // Algal Research. 2018. T. 31. C. 525-533.Chia W. Y., Ying Tang D. Y., Khoo K. S., Kay Lup A. N., Chew K. W. // Environmental Science and Ecotechnology. 2020. T. 4. C. 100065.Chia W. Y., Ying Tang D. Y., Khoo K. S., Kay Lup A. N., Chew K. W. // Environmental Science and Ecotechnology. 2020. T. 4. C. 100065.Gironi F., Piemonte V. // Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 2011. T. 33, № 21. C. 1949-1959.Gironi F., Piemonte V. // Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects. 2011. T. 33, № 21. C. 1949-1959.Beckstrom B. D., Wilson M. H., Crocker M., Quinn J. C. // Algal Research. 2020. T. 46. C. 101769.Beckstrom B. D., Wilson M. H., Crocker M., Quinn J. C. // Algal Research. 2020. T. 46. C. 101769.Chen H., Cheng Y., Tian J., Yang P., Zhang X., Chen Y., Hu Y., Wu J. // Science Advances. 2020. T. 6, № 20. C. eaba4311.Chen H., Cheng Y., Tian J., Yang P., Zhang X., Chen Y., Hu Y., Wu J. // Science Advances. 2020. T. 6, № 20. C. eaba4311.Cheah W. Y., Er A. C., Aiyub K., Mohd Yasin N. H., Ngan S. L., Chew K. W., Khoo K. S., Ling T. C., Juan J. C., Ma Z., Show P. L. // Algal Research. 2023. T. 71. C. 103078.Cheah W. Y., Er A. C., Aiyub K., Mohd Yasin N. H., Ngan S. L., Chew K. W., Khoo K. S., Ling T. C., Juan J. C., Ma Z., Show P. L. // Algal Research. 2023. T. 71. C. 103078.Nematollahi M. A., Laird D. W., Hughes L. J., Raeisossadati M., Moheimani N. R. // Algal Research. 2020. T. 47. C. 101844.Nematollahi M. A., Laird D. W., Hughes L. J., Raeisossadati M., Moheimani N. R. // Algal Research. 2020. T. 47. C. 101844.Onen Cinar S., Chong Z. K., Kucuker M. A., Wieczorek N., Cengiz U., Kuchta K. // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020. T. 17, № 11. C. 3842.Onen Cinar S., Chong Z. K., Kucuker M. A., Wieczorek N., Cengiz U., Kuchta K. // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020. T. 17, № 11. C. 3842.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.