Биологиялық ыдырайтын полимерлі пластмассаларды, биологиялық ыдырайтын пластмассаларды әзірлеу және қолдану - бұл полимер материалдарының ыдырауы функциясы бар жаңа түрдің бір түрі, пайдалану процесінде ол сәйкес денсаулық пен тиісті қолдану өнімділігімен бірдей қарапайым пластикпен байланысты және толық жұмыс істегеннен кейін материал табиғи орта жағдайында тез ыдырауы мүмкін қоршаған ортаның фрагменттерін беру немесе ұсақтау оңай болады, ал уақыт өте келе одан әрі деградация ақырында тотығу өнімдеріне (СО2 және су) айналады, табиғатқа оралады.
Биологиялық ыдырайтын заттарды әзірлеу және қолдануполимерлі пластмассалар, биологиялық ыдырайтын пластмассалар - бұл полимер материалдарының ыдырауы функциясы бар жаңа түрдің бір түрі, пайдалану процесінде ол сәйкес денсаулығы мен тиісті қолдану өнімділігі бар бірдей кәдімгі пластмассамен байланысты және оның толық функциясынан кейін материал табиғи ортада тез ыдырауы мүмкін жағдайлар қоршаған ортаның фрагменттерін беру немесе ұсақтау оңай болады, ал уақыт өте келе одан әрі ыдырау ақырында тотығу өнімдеріне (СО2 және су) айналады, табиғатқа оралады.
Пластикалық қалдықтардан болатын қоршаған ортаның ластануын, сондай-ақ қоршаған ортаны қорғау және адам қажеттіліктерін ескере отырып, ыдырайтын полимер материалдарын зерттеу өзекті болып табылады.Белгілі бір уақытта және қоршаған ортаның белгілі бір жағдайында биологиялық ыдырайтын пластмассалардың химиялық құрылымы өзгереді.Химиялық құрылымындағы өзгерістердің себептері бойынша биологиялық ыдырайтын пластмассаларды екі санатқа бөлуге болады: биоыдырайтын пластиктер және фотоыдырайтын пластиктер.
1. Ыдырайтын пластмассалардың ыдырау механизмі
Жалпы айтқанда, ыдырайтын пластик деп топырақтағы микроорганизмдердің немесе күн радиациясының әсерінен шағын молекулаларға ыдырауы мүмкін пластмассаның бір түрін айтады.Ол өнімді пайдалану талаптарына жауап беруі және негізінде өңдеуге оңай болуы керек. биологиялық ыдырайтын қасиеттер.Полимер материалдарына күн сәулесінің әсер ету сипаты күн сәулесіндегі ультракүлгін сәуленің және ауадағы оттегінің жан-жақты әсері болып табылады, сондықтан оны фотототығу деградациясы деп те атайды.Фотототығудың ыдырау механизмін түсіндіру үшін мысал ретінде полиолефинді алайық.Негізінде фотототығу полимерлердің тізбегінің үзілуін немесе қиылысуын тудырады және бұл процесте құрамында оттегі бар кейбір функционалдық топтар, мысалы, карбон қышқылдары, пероксидтер, кетондар және спирттер түзіледі.Полимердегі катализатор қалдықтары және өңдеу кезінде енгізілген пероксид пен карбоксил топтарының инициациясы ыдыраудың негізгі көздері болып табылады.
Микроорганизмдердің (негізінен саңырауқұлақтар, бактериялар немесе балдырлар және т.б.) әсерінен полимерлер эрозияға ұшырауы немесе метаболизденуі олардың химиялық құрылымының өзгеруіне және молекулалық салмағының төмендеуіне әкеледі.Әсер ету механизмін негізінен екі жағдайға бөлуге болады:
(1) биофизикалық әрекет.Яғни, микроорганизмдермен пластикалық өнімдердің эрозиясынан кейін, биологиялық жасушалардың өсуі, полимерлердің ыдырауына, ионизациясына немесе протонға ықпал етеді, полимерге бұл физикалық әсер механикалық зақым келтірді, полимердің олигомер фрагменттеріне жоғары молекулалық салмағы, сондықтан физикалық деградация мақсатына жету.
(2) биохимиялық әрекет — ферменттердің тікелей әрекеті.Бұл жағдай саңырауқұлақтар немесе бактериялар бөлетін ферменттердің эрозиясынан туындайды, бұл пластмассалардың ыдырауына немесе тотығу ыдырауына әкеледі және ерімейтін полимерлердің суда еритін фрагменттерге бөлінуін немесе тотығу ыдырауын тудырады, жаңа шағын молекулалық қосылыстар (CH4, CO2 және H2O) соңғы ыдырауға дейін.
Биодеградацияға әкелетін полимер материалдарының биодеградация механизмі туралы жалпы екі гипотеза бар.Екіншісі - тізбектің соңынан инвазивті кесу.Сондықтан, материалдардың құрылымдық қасиеттері, мысалы, құрамы, негізгі және бүйірлік тізбектерінің құрылымы, соңғы топтардың мөлшері және кеңістіктік стерикалық кедергінің болуы немесе болмауы, олардың деградация көрсеткіштеріне әсер ететін негізгі факторлар болып табылады.Олардың ішінде негізгі тізбек қасиеттері көбірек әсер етеді.Полимердің негізгі тізбегінде оңай гидролизденетін байланыстар болса, ол оңай биоыдырап кетеді.Екіншіден, егер омыртқа икемді болса, деградация жылдамдығы салыстырмалы түрде жылдам болады, ал егер омыртқа қатты және реттелген болса, деградация жылдамдығы баяу болады.
Полимерлі материалдардың биологиялық ыдырағыштығы тармақталу және айқастыру арқылы төмендейді.Мысалы, полилактикалық қышқылдың (PLA) молекулалық тізбегінің соңында гидрофобты топтарды енгізу деградацияның бастапқы кезеңінде эрозия жылдамдығын төмендетуі мүмкін.Себебі бастапқы ыдырау процесінде PLA эрозиясы негізінен молекулалық тізбек ұшының құрылымына байланысты, ал гидрофобты топтардың қосылуы оның эрозия жылдамдығының төмендеуіне әкеледі.Сонымен қатар, кейбір зерттеушілер полимерлердің химиялық құрылымын және олардың ыдырауында маңызды рөл атқаратын материалдардың салыстырмалы молекулалық салмағын зерттеді.
2. Биологиялық ыдырайтын пластмассаларды әзірлеу
Болашақта биологиялық ыдырайтын пластмассалардың даму бағыты келесідей болуы мүмкін:
(1) ыдырайтын полимерлердің биологиялық ыдырау механизмін зерделеу арқылы биоыдырайтын пластмассалар дайындалды, ал биоыдырайтын пластиктердің қолданыстағы қарапайым полимерлермен, микробтық полимерлермен және табиғи полимерлермен блоктық сополимерленуі зерттелді және әзірленді.
(2) полимерлі пластмассаларды шығара алатын микроорганизмдерді іздеу, жаңа полимерлерді зерттеу, олардың синтез механизмін егжей-тегжейлі талдау, қолданыстағы әдістер мен гендік инженерия әдістері арқылы олардың өнімділігін арттыру және микроорганизмдерді өсірудің тиімді әдістерін зерттеу.
(3) ыдырау жылдамдығын бақылауға назар аударыңыз, ыдырайтын пластмассалардың биодеградация көрсеткіштерін жақсарту, олардың құнын төмендету және нарықтық қолдануды кеңейту үшін тиімді деградация промоторлары мен тұрақтандырғыштарды әзірлеу.
(4) ыдырайтын пластмассалардың бірыңғай анықтамасын зерттеу және құру, биодеградацияны бағалау әдісін байыту және жетілдіру және деградация механизмін одан әрі түсіну.
Жіберу уақыты: 13 тамыз 2019 ж