ბიოდეგრადირებადი პოლიმერული პლასტმასის შემუშავება და გამოყენება, ბიოდეგრადირებადი პლასტმასი არის ერთგვარი ახალი ტიპი პოლიმერული მასალების დეგრადაციის ფუნქციით, გამოყენების პროცესში, ის დაკავშირებულია იმავე ტიპის საერთო პლასტმასთან შესაბამისი ჯანმრთელობისა და შესაბამისი გამოყენების ეფექტურობით, და მისი სრული ფუნქციონირების შემდეგ, მასალა შეიძლება სწრაფად იშლება ბუნებრივ გარემოში, ადვილი ხდება გარემოს ფრაგმენტების მიცემა ან დამსხვრევა და დროთა განმავლობაში შემდგომი დეგრადაცია ხდება საბოლოოდ დაჟანგვის პროდუქტები (CO2 და წყალი), ბრუნდება ბუნებაში.
ბიოდეგრადირებადი მასალის შემუშავება და გამოყენებაპოლიმერული პლასტმასიბიოდეგრადირებადი პლასტმასი არის ერთგვარი ახალი ტიპი პოლიმერული მასალების დეგრადაციის ფუნქციით, გამოყენების პროცესში, მას აქვს იგივე სახის საერთო პლასტიკა შესაბამისი ჯანმრთელობისა და შესაბამისი განაცხადის შესრულებით და მისი სრული ფუნქციის შემდეგ მასალა შეიძლება სწრაფად დეგრადირებული იყოს ბუნებრივ გარემოში, პირობები ხდება ადვილად მისცეს გარემოს ფრაგმენტები ან დამსხვრეული, და დროთა განმავლობაში შემდგომი დეგრადაცია ხდება საბოლოოდ დაჟანგვის პროდუქტები (CO2 და წყალი), ბრუნდება ბუნებაში.
პლასტმასის ნარჩენებით გამოწვეული გარემოს დაბინძურებიდან, ასევე გარემოს დაცვისა და ადამიანის საჭიროებების მოთხოვნიდან გამომდინარე, გადაუდებელია დეგრადირებადი პოლიმერული მასალების შესწავლა.კონკრეტულ დროს და გარკვეულ გარემო პირობებში შეიცვლება ბიოდეგრადირებადი პლასტმასის ქიმიური სტრუქტურა.მისი ქიმიური სტრუქტურის ცვლილების მიზეზების მიხედვით, ბიოდეგრადირებადი პლასტმასი შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად: ბიოდეგრადირებადი და ფოტოდეგრადირებადი პლასტმასი.
1. დეგრადირებადი პლასტმასის დეგრადაციის მექანიზმი
ზოგადად რომ ვთქვათ, დეგრადირებადი პლასტმასი გულისხმობს პლასტმასის სახეობას, რომელიც შეიძლება დაიშალოს მცირე მოლეკულებად მიკროორგანიზმების მოქმედებით ნიადაგში ან მზის რადიაციაში. ის უნდა აკმაყოფილებდეს პროდუქტების გამოყენების მოთხოვნებს და ადვილად დასამუშავებელი იყოს. ბიოდეგრადირებადი თვისებები.მზის სხივების მოქმედების ბუნება პოლიმერულ მასალებზე არის ულტრაიისფერი სინათლის ყოვლისმომცველი ეფექტი მზის შუქზე და ჟანგბადი ჰაერში, ამიტომ მას ასევე უწოდებენ ფოტოჟანგვის დეგრადაციას.აიღეთ პოლიოლეფინი, როგორც მაგალითი ფოტოოქსიდაციის დეგრადაციის მექანიზმის ასახსნელად.არსებითად, ფოტოოქსიდაცია იწვევს პოლიმერების ჯაჭვის რღვევას ან ჯვარედინი კავშირს და ამ პროცესში წარმოიქმნება ჟანგბადის შემცველი ზოგიერთი ფუნქციური ჯგუფი, როგორიცაა კარბოქსილის მჟავები, პეროქსიდები, კეტონები და სპირტები.კატალიზატორის ნარჩენები პოლიმერებში და დამუშავების დროს შეყვანილი პეროქსიდისა და კარბოქსილის ჯგუფების ინიცირება არის დეგრადაციის ძირითადი წყარო.
მიკროორგანიზმების (ძირითადად სოკოების, ბაქტერიების ან წყალმცენარეების და ა.შ.) მოქმედებით პოლიმერები შეიძლება ეროზიული ან მეტაბოლიზდეს, რათა გამოიწვიოს ცვლილებები მათ ქიმიურ სტრუქტურაში და მოლეკულური წონის შემცირება.მოქმედების მექანიზმი ძირითადად შეიძლება დაიყოს ორ სიტუაციად:
(1) ბიოფიზიკური მოქმედება.ანუ მიკროორგანიზმების მიერ პლასტმასის პროდუქტების ეროზიის შემდეგ, ბიოლოგიური უჯრედების ზრდა, ხელს უწყობს პოლიმერების დაშლას, იონიზაციას ან პროტონს, ამ ფიზიკურმა მოქმედებამ პოლიმერზე გამოიწვია მექანიკური დაზიანება, პოლიმერის მაღალი მოლეკულური წონა ოლიგომერის ფრაგმენტებად, ისე, რომ ფიზიკური დეგრადაციის მიზნის მიღწევა.
(2) ბიოქიმიური მოქმედება - ფერმენტების პირდაპირი მოქმედება.ეს მდგომარეობა გამოწვეულია სოკოების ან ბაქტერიების მიერ გამოყოფილი ფერმენტების ეროზიით, რაც იწვევს პლასტმასის გაყოფას ან ჟანგვის დაშლას და იწვევს უხსნადი პოლიმერების დაშლას ან ჟანგვითი დეგრადაციას წყალში ხსნად ფრაგმენტებად, წარმოქმნის ახალ მცირე მოლეკულურ ნაერთებს (CH4, CO2 და H2O) საბოლოო დაშლამდე.
ზოგადად, არსებობს ორი ჰიპოთეზა პოლიმერული მასალების ბიოდეგრადაციის მექანიზმის შესახებ, რაც იწვევს ბიოდეგრადაციას.მეორე არის ინვაზიური ჭრილი ჯაჭვის ბოლოდან.ამრიგად, მასალების სტრუქტურული თვისებები, როგორიცაა შემადგენლობა, ძირითადი და გვერდითი ჯაჭვის სტრუქტურა, ბოლო ჯგუფების ზომა და სივრცითი სტერული წინააღმდეგობის არსებობა ან არარსებობა, არის ძირითადი ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ მათ დეგრადაციის შესრულებაზე.მათ შორის, ძირითადი ჯაჭვის თვისებები უფრო დიდ გავლენას ახდენს.თუ პოლიმერის ძირითადი ჯაჭვი შეიცავს ობლიგაციებს, რომლებიც ადვილად ჰიდროლიზდება, ის ადვილად ბიოდეგრადირებული იქნება.მეორეც, თუ ხერხემალი მოქნილია, დეგრადაციის სიჩქარე იქნება შედარებით სწრაფი, ხოლო თუ ხერხემალი ხისტი და მოწესრიგებულია, დეგრადაციის სიჩქარე იქნება ნელი.
პოლიმერული მასალების ბიოდეგრადიანობა მცირდება განშტოებითა და ჯვარედინი კავშირებით.მაგალითად, ჰიდროფობიური ჯგუფების შეყვანამ პოლილაქტური მჟავის (PLA) მოლეკულური ჯაჭვის ბოლოს შეიძლება შეამციროს ეროზიის სიჩქარე დეგრადაციის საწყის ეტაპზე.ეს იმიტომ ხდება, რომ თავდაპირველი დეგრადაციის პროცესში PLA-ს ეროზია ძირითადად დამოკიდებულია მოლეკულური ჯაჭვის ბოლოების სტრუქტურაზე და ჰიდროფობიური ჯგუფების დამატება იწვევს მისი ეროზიის სიჩქარის შემცირებას.გარდა ამისა, ზოგიერთმა მკვლევარმა შეისწავლა პოლიმერების ქიმიური სტრუქტურა და მასალების ფარდობითი მოლეკულური წონა, რომლებიც მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ მათ დეგრადაციაში.
2. ბიოდეგრადირებადი პლასტმასის განვითარება
ბიოდეგრადირებადი პლასტმასის განვითარების მიმართულება მომავალში შეიძლება იყოს შემდეგი:
(1) ბიოდეგრადირებადი პლასტმასი მომზადდა დეგრადირებადი პოლიმერების ბიოდეგრადაციის მექანიზმის შესწავლით და შესწავლილი და შემუშავებული იყო ბიოდეგრადირებადი პლასტმასის ბლოკ-კოპოლიმერიზაცია არსებული ჩვეულებრივი პოლიმერებით, მიკრობული პოლიმერებითა და ბუნებრივი პოლიმერებით.
(2) მიკროორგანიზმების მოძიება, რომლებსაც შეუძლიათ პოლიმერული პლასტმასის წარმოება, ახალი პოლიმერების შესწავლა, მათი სინთეზის მექანიზმის დეტალური ანალიზი, მათი პროდუქტიულობის გაუმჯობესება არსებული მეთოდებითა და გენეტიკური ინჟინერიის მეთოდებით და მიკროორგანიზმების კულტივირების ეფექტური მეთოდების შესწავლა.
(3) ყურადღება მიაქციეთ დეგრადაციის სიჩქარის კონტროლს, შეიმუშავეთ დეგრადაციის ეფექტური პრომოუტერები და სტაბილიზატორები, რათა გააუმჯობესონ დეგრადირებადი პლასტმასის ბიოდეგრადაციის მოქმედება, შეამცირონ მათი ღირებულება და გააფართოვონ ბაზრის გამოყენება.
(4) შეისწავლოს და ჩამოაყალიბოს დეგრადირებადი პლასტმასის ერთიანი დეფინიცია, გაამდიდროს და გააუმჯობესოს ბიოდეგრადაციის შეფასების მეთოდი და შემდგომ გაიგოს დეგრადაციის მექანიზმი.
გამოქვეყნების დრო: აგვისტო-13-2019