Polihidroxialkanoátok, PHA (polihidroxialkanoátok, PHA) [gr. poli - sok, hidrogén (ogenium) - hidrogén , oxi (genium) - oxigén és arab. al-kohl - finom antimon por, por, por] - hidroxisavak poliészterei, mikroorganizmusok tároló polimerei (például Alcaligenes eutrophus , Azotobacter chroococcum , Ralstonia eutropha). Makro- vagy mikroelemek, például nitrogén vagy foszfor hiányában, szén és energiaforrások jelenlétében szintetizálódnak. A mikroorganizmusok granulátum formájában felhalmozódnak, és szükség szerint hasítanak. Fizikai és mechanikai tulajdonságaik széles skálájával rendelkeznek, ami lehetővé teszi szinte minden típusú polimer termék előállítását belőlük. Jó alternatívát jelentenek a hagyományos szintetikus polimerekkel szemben, mivel könnyen lebomlanak a környezetben.
A PHA bioszintézist a PHA szintáz (PhaC) enzimek végzik. Ezen enzimek fontos jellemzője széles szubsztrátspecificitásuk. Számos különböző hidroxisav polimerizációját képesek katalizálni, így a PHA-k sokfélesége valóban óriási. A PHA szintázok dimerként működnek. Az enzimek aktív központja a cisztein, hisztidin és aszparaginsav katalitikus triádja. A reakció a következő mechanizmus szerint megy végbe: először a koenzim-A-hoz kapcsolódó hidroxisav-maradék kerül az aktív centrumba. Ott a karbonil-szénatom nukleofil támadása egy deprotonált cisztein-maradék által történik, majd az enzim és a hidroxisav közbenső vegyülete képződik. A polimer ezután belép az aktív helyre. Terminális hidroxilcsoportja megtámadja a karbonil-szénatomot és kötést hoz létre vele, majd az egységgel megnövekedett polimer elhagyja az aktív centrumot.
A leggyakoribb PHA a polihidroxi-butirát, a 3-hidroxi-vajsav poliésztere. Meglehetősen gyenge mechanikai jellemzőkkel rendelkezik: alacsony szilárdság és alacsony nyúlás. Ezenkívül 170 C feletti hőmérsékleten lebomlik, szobahőmérsékleten átkristályosodik, aminek következtében tulajdonságai megváltoznak.
A polihidroxi-alkanoátok óriási választéka létezik. Különböző hidroxisavakból szintetizálják őket véletlenszerű szerkezetű homopolimerekké vagy heteropolimerekké. A PHA szerkezete a mikroorganizmus törzstől, a kiindulási vegyületektől és a növekedési körülményektől függ. A tulajdonságok sokfélesége miatt a PHA-k sokféle alkalmazásban használhatók.
A géntechnológiai módszerek segítségével lehetőség nyílik a polimerek természetes sokféleségének további növelésére. Lehetőség van a PHA-szintázok szerkezetének megváltoztatására a kívánt tulajdonságokkal rendelkező új polihidroxi-alkanoátok előállítása vagy az enzim aktivitásának növelése érdekében. Szabályozhatja a mikroorganizmusok anyagcseréjét is a termék hatékonyabb előállításához. Például a β-oxidációért felelős gének egy részét hiányzó mutánsok csökkentett képességgel rendelkeznek a zsírsavak energiaforrásként való felhasználására, ezért nem bomlanak le, hanem PHA-ként raktározódnak. Ígéretes irány az olyan mikroorganizmusok létrehozása, amelyek képesek bármilyen szennyező forrást felhasználni a növekedéshez, például szerves települési hulladékot, szennyvizet, olajszennyezéseket.
A PHA fő hátránya a magas költség. Ez a probléma azonban megoldható az előállítási technológia fejlesztésével, új mikroorganizmus-törzsek kinyerésével. Nagyon ígéretes irány az olyan mikroorganizmusok létrehozása, amelyek bármilyen típusú hulladékot szénforrásként felhasználnak, például háztartási szerves hulladékot vagy szennyvizet. Ez nemcsak az értékes anyagok olcsó beszerzését teszi lehetővé, hanem a szennyezés megszüntetését is.
További probléma, hogy sok biopolimer csak komposztálási körülmények között, azaz magas páratartalom mellett és 60 C feletti hőmérsékleten bomlik le jól. A szemétlerakókban sokkal lassabban bomlanak le, hideg tengervízben pedig szinte nincsenek kitéve a degradációnak. Ezért a hagyományos szintetikus polimerek biológiailag lebomló polimerekkel való helyettesítése nem elegendő a hulladék környezeti felhalmozódásának problémájának megoldásához. Szükséges továbbá a hulladékgazdálkodási rendszer korszerűsítése, a lakosság tudatosítása. Ez sok gazdasági erőforrást és időt igényel.
Nem praktikus polihidroxialkanoátokból eldobható csomagolást készíteni, de ezeknek a polimereknek a felhasználása más területeken nagyon ígéretes.