апрель 2019

Екологічно безпечний спосіб біодеградації полімерних відходів


Юрченко І. Ю. , Лобода А. М. , Гармаш Светлана Николаевна Гармаш С. Н. , Ситник Т. В. , Іванець К. Т.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Екологічно безпечний спосіб біодеградації полімерних відходів / Химия и современные технологии : Метериалы ІХ Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Химия и современные технологии», 2019. – C. 36-37


Забруднення навколишнього середовища відходами полімерів – загальнопланетарна проблема. Поліетилен сьогодні все частіше застосовується в різних галузях виробництва і споживання. Він став невід’ємною складовою багатьох предметів, крім того цей матеріал масово використовується при упаковці різної продукції, а також при будівельної діяльності. Поліетилен у Дніпрі користується величезним попитом. Його широко застосовують і в інших великих промислових центрах України. Відомо, що ці матеріали розкладаються вкрай повільно.

Навіть через століття, пластикові пляшки та поліетиленові пакети будуть забруднювати навколишнє середовище. Тому переважно не складувати подібні відходи на звалищах, а пускати їх в переробку, отримуючи нові корисні товари. Відходи з поліетилену використовуються при виготовленні нової плівки, різної полімерної продукції та інших товарів. Однак, основна маса поліетилену переробці не підлягає. Забруднені поліетиленові пакети вітром розносяться по всій території Дніпропетровської області і накопичуються у великій кількості особливо на житлових масивах.

Розкладання відходів відбувається в навколишньому середовище на протязі десятиліть та століть. Перспективно для отримання пакувальної тари використання пластичних біоматеріалів, що легко руйнуються в ґрунті. В останні десятиліття біодеградуючі пластики стали справжнім проривом і стали першим кроком на шляхі створення екологічної упаковки. Здатність полімерів розкладатися і засвоюватися мікроорганізмами залежить від їх структурних характеристик.

Обсяг виробництва полімерних матеріалів в Європі сягає 50 млн. т., з яких 10% використовуються повторно. Виробництво самодеградуючої упаковки в промислових масштабах сьогодні ведеться в кількох європейських країнах, США та Японії. В даний час підвищився інтерес до крохмалю, як до одного з найбільш дешевих видів сировини для організації промислового виробництва біопластика.

Раніше у вермикомпостах (продуктах біопереробки соняшникового та гречаного лушпиння вермикультурою Eisenia fetida) нами встановлено мікробіологічний склад середовищ, в яких присутні бацилярні форми (роду Bacillus), а також актиноміцети та гриби Trichoderma, що свідчить про потенціальну можливість цих компостів біотрансформувати біополімери.

Зразки плівки на основі поліетилену низької густини і термопластичного крохмалю (пластифікованого гліцерином за вмістом крохмалю в плівці – 25%) досліджувались в різних середовищах (біогумусах та глинистому грунті).

Термін перебування зразків в середовищах для всебічного контакту з природною мікрофлорою становив 40 діб при температурі 22-25ºС і вологості середовища 60-70%.

Кожні 10 діб зразки плівки виймали з середовища, звільняли від ґрунтових частинок, висушували до постійної маси в сушильній шафі протягом 1 год. при t = 105ºС.

Результати дослідження представлено в таблиці.

Таблиця 1 – Результати досліджень біодеградації біоплівок на природних середовищах та біогумусі (маса плівки, г)

Назва середовища Нача- льна маса Через 10 діб Через 20 діб Через 40 діб Ступінь деграда-ції, %
Грунт глинистий (контроль) 0,6351 0,6351±0,005 0,6351±0,0030,6351±0,0060
Біогумус на основі соняш-никового лушпиння 0,6348 0,6289±0,004 0,6280±0,0050,4805±0,002 24,4
Біогумус на основі гречаного лушпиння 0,6357 0,6284±0,0030,5762±0,004 0,4332±0,00531,9
Біогумус на основі суміші соняшникового та гречаного лушпиння 0,6349 0,6283±0,004 0,5911±0,005 0,4653±0,00726,8
Грунт глинистий  + Біогумус (1:1)0,6354 0,6287±0,005 0,6183±0,005 0,5164±0,00619,0

Найбільша ступінь деградації зразків біоплівки спостерігалася в біогумусі на основі гречаного лушпиння (близько 32%). Біодеградація досліджуваних полімерних зразків супроводжується зменшенням молекулярної маси високомолекулярної сполуки.

Результати проведених досліджень показали:

− створення сумішей пластмас з крохмалем, який ініціює їх біодеградацію, є найбільш простим і дешевим способом отримання перспективних полімерних композицій;

− продукти біорозкладання поліетилену збагачують грунт корисними елементами і натуральним добривом (біогумусом).

Таким чином, застосування біогумусу сприяє вирішенню глобальних проблем забруднення навколишнього середовища полімерними відходами.