Biodegradation Patterns of Composite Materials Based on High-Density Polyethylene and Starch

T. N. Suslova; Суслова Т. Н.; I. I. Salakhov; Салахов И. И.; V. N. Nikonorova; Никонорова В. Н.; G. V. Gilaeva; Гилаева Г. В.; O. M. Trifonova; Трифонова О. М.

doi:10.31857/S0026365622600596

Особенности биодеструкции композитных материалов на основе полиэтилена высокой плотности и крахмала

Авторы: Суслова Т.Н.¹, Салахов И.И.¹, Никонорова В.Н.¹, Гилаева Г.В.¹, Трифонова О.М.¹
Учреждения:
1. ПАО “Нижнекамскнефтехим”
Выпуск: Том 92, № 5 (2023)
Страницы: 510-520
Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
URL: https://rjsvd.com/0026-3648/article/view/655170
DOI: https://doi.org/10.31857/S0026365622600596
EDN: https://elibrary.ru/HXVKYD
ID: 655170

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Проведено исследование деструкции композитов на основе полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), наполненных полисахаридами амилозы и амилопектина. Показано, что при низких дозировках полисахаридов (0.5 мас. %) не происходит изменение вязкостных, молекулярно-массовых и физико-механических характеристик образцов ПЭВП, а с повышением доли природного наполнителя (крахмал) до 1 и 5% наблюдается снижение механических свойств, однако значения деформационно-прочностных показателей соответствуют минимальным необходимым требованиям для пленочной упаковки. Выявлено, что после почвенного депонирования в течение одного года наибольшим изменениям свойств подвергся образец пленки из ПЭВП с содержанием кукурузного крахмала 5 мас. %. Изучение способности аэробных микроорганизмов к трансформации поверхности изученных пленочных композитов показало, что бактерии рода Bacillus способны эффективно колонизировать полиэтиленовые композиты. Выявлено, что среди идентифицированных микроорганизмов микромицеты родов Penicillium и Trichoderma способны наиболее активно изменять структуру полученных полимерных композитов, а наибольший эффект достигается при синергическом воздействии разных родов микромицетов.

Ключевые слова

полиэтилен, полисахарид амилозы и амилопектина, биодеструкция, микромицеты

Список литературы

Агзамов Р.З., Руссков Д.В., Минь Т.Т., Сироткин А.С., Спиридонова Р.Р. О биологической деградации полимерных композиций на основе полиэтилена // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. № 18. С. 155‒158.
Agzamov R.Z., Russkov D.V., Min T.T., Sirotkin A.S., Spiridonova R.R. On the biological degradation of polymer compositions based on polyethylene // Bulletin of Kazan Technological University. 2012. V. 15. № 18. P. 155‒158.
Баранцевич Е.П., Баранцевич Н.Е. Применение MALDI-TOF масс-спектрометрии в клинической микробиологии // Трансляционная медицина. 2014. № 6. С. 23‒28.
Берсенева О.А. Кулемина О.А. Полимеры нового поколения // Современная химия: Успехи и достижения / Материалы II Межд. науч. конф. (г. Чита, 2016 г.). С. 27‒29.
Berseneva O.A. Kulemina O.A. New generation polymers // Modern Chemistry: Successes and Achievements / Materials of the II Int. Sci. Conf. (Chita, 2016). P. 27‒29.
Биоповреждения больничных зданий и их влияние на здоровье человека / Под ред. Щербо А.П., Антонова В.Б.. С.-Пб.: Изд-во С.-Пб. Мед. акад. послевуз. образов., 2008. С. 232.
Bio-Damage of Hospital Buildings and Their Impact on Human Health / Ed. Shcherbo A.P., Antonova V.B. S.-Pb.: Publishing House S.-Pb. Honey. Acad. Postgraduate. Images, 2008. P. 232.
Подкорытова А.В. Морские растительные биополимеры // Межд. научно-практическая конф. “Биотехнология и качество жизни”. Москва, 2014. С. 498‒499.
Котова И.Б., Тактарова Ю.В., Цавкелова Е.А., Бонч-Осмоловская Е.А. Микробная деградация пластика и пути ее интенсификации // Микробиология. 2021. Т. 90. С. 627‒659.
Kotova I.B. Taktarova Yu.V., Tsavkelova E.A., Bonch-Osmolovskaya E.A. Microbial degradation of plastics and approaches to make it more efficient // Microbiology (Moscow). 2021. V. 90. P. 671‒701.
Литвинов М.А. Методы изучения почвенных микроскопических грибов. М.: Наука, 1969. 123 с.
Литвинов М.А. Определитель микроскопических почвенных грибов. Л.: Наука, 1967. 303 с.
Мазитова А.К., Аминова Г.К., Зарипов И.И., Вихарева И.Н. Биоразлагаемые полимерные материалы и модифицирующие добавки: современное состояние. Часть II // Нанотехнологии в производстве. Разработка новых полимерных материалов. 2021. Т. 13. С. 32‒38.https://doi.org/10.15828/2075-8545-2021-13-1-32-38
https://takiedela.ru/news/2020/10/14/grinpis-plastikvotching-2/.
Пaтeнт PФ 2669865C1. Composition for obtaining biodegradable polymer material and biodegradable polymer material on it is basis, 2016.
Суслова Т.Н., Никонорова В.Н., Сосновская Л.Б., Гилаева Г.В., Салахов И.И. Оценка эффективности деструкции композиций на основе полиэтилена и крахмала // Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 24. С. 120‒123.
Suslova T.N., Nikonorova V.N., Sosnovskaya L.B., Gilaeva G.V., Salakhov I.I. Evaluation of the effectiveness of destruction of compositions based on polyethylene and starch // Bulletin of Kazan Technological University. 2014. V. 17. № 24. P. 120‒123.
Тасекеев М.С., Еремеева Л.М. Производство биополимеров как один из путей решения проблем экологии и АПК: Аналит. обзор. Алматы: НЦ НТИ, 2009. С. 7.
Aamer A.S. Biological degradation of plastics: a comprehensive review // Biotechnol. Adv. 2006. V. 26. P. 246‒265.
Bensch K., Groenewald J.D., Dijksterhuis J., Starink-Willemse M., Andersen B., Summerell B.A., Shin H.-D., Dugan F.M., Schoroers H.-J., Braun U., Grous R.W. Species and ecological diversity within the Cladosporium cladosporioides complex (Davidiellaceae, Capnodiales) // Stud. Mycol. 2010. V. 67. P. 1–94.https://doi.org/10.3114/sim.2010.67.01
Blumenthal K., Bochaton L. Archive: Waste indicators on generation and landfilling ‒ monitoring sustainable development. – Access mode: Archive: Waste indicators on generation and landfilling – monitoring sustainable development – Statistics Explained (europa.eu) / Waste_indicators on generation and landfilling – monitoring sustainable development 2004‒2010‒2013.
Encalada K., Aldás M.B., Proaño E., Valle V. An overview of starch-based biopolymers and their biodegradability // Revista Ciencia e Ingeniería. 2018. V. 39. P. 245‒258.
Koutny M., Sancelme M., Dabin C., Pichon N., Delort A.-M., Lemaire J. Acquired biodegradability of polyethylenes containing pro-oxidant additives // Polym. Degrad. Stab. 2006. V. 91. P. 1495–1503. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2005.10.007
Dildi K.F.A. Linear low density polyethylene – biodegradability using bacteria from marine benthic environment and photodegradability using ultraviolet light // Environmental Science. Kerala, India. 2011.
Nagarkar R., Patel J. Polyvinyl alcohol: a comprehensive study // Acta Sci. Pharm. Sciences. 2019. V. 3. № 4. P. 34‒44.
Nafchi A.M., Moradpour M., Saeidi M., Alias A.K. Thermoplastic starches: Properties, challenges, and prospects // Starch. 2013. V. 65. P. 61–72.
Nakamae K., Nakano S., Tanigawa S. // Jap. J. Polym. Sci. Technol. 1997. V. 54. № 8. P. 463‒470.
Nowak B., Pajak J., Drozd-Bratkowicz M., Rymarz G. Microorganisms participating in the biodegradation of modified polyethylene films in different soils under laboratory conditions // Int. Biodeter. Biodegr. 2011. V. 65. P. 757–767.
Rajandas H., Parimannan S., Sathasivam K., Ravichandran M., Yin L.S. A novel FTIR-ATR spectroscopy based technique for the estimation of low-density polyethylene biodegradation // Polymer Testing. 2012. V. 31. P. 1094–1099.
Raziyafatima M. Microbial degradation of plastic waste: a review // J. Pharma Chem. Biol. Sci. 2016. V. 4. P. 231‒242.
Roy P.K., Titus S, Surekha P., Tulsi E., Deshmukh C., Rajagopal C. Degradation of abiotically aged LDPE films containing pro-oxidant by bacterial consortium // Polym. Degrad. Stab. 2008. V. 93. P. 1917–1922.
Santo M., Weitsman R., Sivan A. The role of the copper-binding enzyme – laccase – in the biodegradation of polyethylene by the actinomycete Rhodococcus ruber // Int. Biodeterior. Biodegr. 2013. V. 84. P. 204–210.
Shah A.A. Biodergadation of natural and synthetic rubbers: a review // Int. Biodeterior. Biodegr. 2013. V. 83. P. 145‒157. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2013.05.004
Shah A.A., Hasan F., Hameed A., Ahmed S. Biological degradation of plastics: A comprehensive review // Biotechnol. Adv. 2008. V. 26. P. 246–265.
Sudhakar M., Doble M., Murthy P.S., Venkatesan R. Marine microbe-mediated biodegradation of low- and high-density polyethylenes // Int. Biodeterior. Biodegr. 2008. V. 61. P. 203–212.
Wong P.K. Preparation and characterization of polymeric biocomposites using plant-based materials // A thesis submitted to the Department of Chemical Science, Faculty of Science, Universiti Tunku Abdul Rahman. 2011. P. 175.