Роль аммиака в деструкции полипропиленкарбоната в условиях ускоренного компостирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Сополимеризацией рацемического пропиленоксида и диоксида углерода под действием саленового комплекса кобальта и хлорида бис-(трифенилфофсин)иминия) синтезирован атактический поликарбонат с содержанием карбонатных звеньев выше 99%. Изучена его биодеструкция в условиях ускоренного компостирования. Показано, что аммиак является основным абиотическим деградантом при компостировании полипропиленкарбоната. При этом деструкция полимера протекает с невысокой скоростью, сопровождается постепенным уменьшением его молекулярной массы и приводит к образованию пропиленгликоля.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. В. Черникова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва; Москва

Е. С. Трофимчук

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

В. В. Миронов

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

К. В. Ефремова

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

А. В. Плуталова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

Е. А. Лысенко

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

А. Ф. Асаченко

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва; Москва

С. А. Ржевский

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

М. А. Топчий

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

И. П. Белецкая

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Pilapitiya P.G.C.N.T., Ratnayake A.S. // Cleaner Mater. 2024. V. 11. № 100220.
  2. Chamas A., Moon H., Zheng J., Qiu Y., Tabassum T., Jang J.H., Abu-Omar M., Scott S.L., Suh S. // ACS Sust. Chem. Eng. 2020. V. 8. № 9. P. 3494.
  3. Dey S., Veerendra G.T.N., Babu P.S.S.A., Manoj A.V.P., Nagarjuna K. //Biomed. Mater. Devices. 2024. V. 2. P. 70.
  4. Li Y., Tao L., Wang Q., Wang F., Li G., Song M. // Env. Health. 2023. V. 1. № 4. P. 249.
  5. Hussain M.A., Mishra S., Agrawal Y., Rathore Y. D. , Chokshi N.P. // Interactions. 2024. V. 245. № 126.
  6. Harkal V.A., Deshmukh S. P. // GSC Bio. Pharm. Sci. 2023. V. 25. № 2. P. 107.
  7. Shen M., Song B., Zeng G., Zhang Y., Huang W., Wen X., Tang W. //Env. Pollution, 2020. V. 263. Pt A. № 114469.
  8. Qin Y., Wang X. // Biotech. J. 2010. V. 5, P. 1164.
  9. G Luinstra.A., Borchardt E. // Adv. Polym. Sci. 2012. V. 245. Р. 29.
  10. Qin Y., Wang X. // In Green Chemistry and Chemical Engineering/Ed. by B.Han, T.Wu. New York: Springer, 2019. P. 323.
  11. Kernbichl S., Rieger B. // In Engineering Solutions for CO2 Сonversion/Ed. by T.R.Reina, H.Arellano-Garcia, J.A.Odriozola. Weinheim: Wiley‐VCH, 2021. Ch. 16. P. 385.
  12. Li X., Meng L., Zhang Y., Qin Z., Meng L., Li C., Liu M. // Polymers. 2022. V. 14. Art. 2159.
  13. Chernikova E.V., Beletskaya I.P. // Russ. Chem. Rev. 2024. V. 93. № 2. RCR5112.
  14. Inoue S., Koinuma H., Tsuruta T. // Makromol. Chem. 1969. V. 130. № 1. P. 210.
  15. Demirel Y. // J. Chem. Eng. Proc. Technol. 2015. V. 6 (3). Art. 1000236.
  16. Global Polypropylene Carbonate (PPC) Market Insights, Forecast to 2030, 2024; https://reports.valuates.com/market-reports/QYRE-Auto-28M476/global-polypropylene-carbonate-ppc
  17. Bora D., Dutta H., Saha B., Reddy Y.A.K., Patel R., Verma S.Kr., Sellamuthu P.S., Sadiku R., Jayaramudu J. // Mater. Today Commun. 2023. V. 37. Art.107304.
  18. Muthuraj R., Mekonnen T. // Macromol. Mater. Eng. 2018. Art.1800366.
  19. Bahramian B., A. Fathi, Dehghani F. // Polym. Degrad. Stab. 2016. V. 133. P. 174.
  20. Varghese J.K., Na S.J., Park J.H., Woo D., Yang I., Lee B.Y. // Polym. Degrad. Stab. 2010. V. 95. № 6. P. 1039.
  21. Jung J.H., Ree M., Kim H. // Catalysis Today. 2006. V. 115. № 1–4. P. 283.
  22. Kawaguchi T., Nakano M. , Juni K. , Inoue S. , Yosida Y. // Chem. Pharm. Bull. 1983. V. 31. № 4. P. 1400.
  23. Du L. C., Meng Y. Z., Wang S. J., Tjong S.C. // J. Appl. Polym. Sci. 2004. V. 92. № 3. P. 1840.
  24. Szymanek I., Cvek M., Rogacz D., Żarski A., Lewicka K., Sedlarik V., Rychter P. // Int. J. Mol. Sci. 2024. V. 25. № 653.
  25. Tran T.N., Mai B.T., Setti C., Athanassiou A. // ACS Appl. Mater. Interf. 2020. V. 12. № 41. P. 46667.
  26. Hwang Y., Ree M., Kim H. // Catalysis Today. 2006. V. 115. № 1–4. P. 288.
  27. M Beck-Broichsitter. // Polym. Degrad. Stab. 2020. V. 177. Art. 109186.
  28. Luinstra G.A. // Polym. Rev., 2008. V. 48. P. 192.
  29. Yang H.-S., Cho W. Y., Seo Y. H., Chae J.-H., Lee P. C., Lee B. Y., Lee I.-H. // J. Polym. Sci. 2024, 1. https://doi.org/10.1002/pol.20240529
  30. Wang L., Li Y., Yang J., Wu Q., Liang S., Liu Z. // Int. J. Mol. Sci. 2024. V. 25. Art. 2938.
  31. Artham T., Doble M. // Macromol. Biosci. 2008. V. 8. P. 14.
  32. Trofimchuk E., Ostrikova V., Ivanova O., Moskvina M., Plutalova A., Grokhovskaya T., A Shchelushkina., Efimov A., Chernikova E., Zhang S., Mironov V. // Polymers, 2023. V. 15. Art. 4017.
  33. Rzhevskiy S.A., Shurupova O.V., Asachenko A.F., Plutalova A.V., Chernikova E.V., Beletskaya I.P. // Int. J. Mol. Sci. 2024, V. 25. Art. 10946.
  34. V. Mironov, E. Trofimchuk, A. Plutalova // Bioresource Techn. 2024. V. 410. Art.131288.
  35. Rzhevskiy S.A., Shurupova O.V., Asachenko A.F., Belov N.M., Plutalova A.V., Trofimchuk E.S., Toms R.V., Chernikova E.V., Beletskaya I.P. // Mendeleev Commun. 2024. V. 34. № 6. P. 878.
  36. Mironov V.V., Trofimchuk E.S., Zagustina N.A. , Ivanova O.A., Vanteeva A.V., Bochkova E.A., Ostrikova V.V., Zhang S. // Appl. Biochem. Microbiol. 2022. V. 58. P. 665.
  37. Driver J.G., Owen R.E., Makanyire T., Lake J.A., McGregor J., Styring P. // Front. Energy Res. 2019. V. 7. № 88.
  38. Mani F., Peruzzini M., Stoppioni P. // Green Chem. 2006. V. 8. P. 995.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Образцы ППК в пористых губках (а) и в составе компостной смеси из пищевых отходов (б) в эксперименте по исследованию биодеградации в реакционных емкостях. Цветные рисунки можно посмотреть в электронной версии

Скачать (605KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кривые ММР полипропиленкарбоната: 1 ‒ исходный (П1); 2 ‒ подвергнутый прессованию при 130 °С (П2); 3, 4 ‒ П2 после компостирования в течение 7 (3) и 28 дней (4)

Скачать (93KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры ЯМР 1Н (а) и ЯМР 13С (б) ППК в CDCl3; 1 – П1, 2 – П2

Скачать (203KB)
Метаданные
5. Схема 1

Скачать (51KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Динамика изменения параметров компостирования в эксперименте по исследованию биодеградации ППК в составе пищевых отходов: температуры внутри камеры (1) и окружающей среды (2) (а), СО2 (б), H2S (в), массовой доли влаги в субстрате (г), содержания N–NH4 в субстрате (1) и конденсате (2) (д); рН субстрата (е), содержания (ж) и состава летучих органических соединений (ЛОС) в конденсате (з)

Скачать (471KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Спектры ЯМР 1Н полипропиленкарбоната в CDCl3 после компостирования в течение 7 (а) и 28 дней (б)

Скачать (382KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Фотографии образца ППК до (а) и после компостирования в течение 7 (б), 15 (в) и 28 суток (г)

Скачать (885KB)
Метаданные
9. Рис. 7. СЭМ микрофотографии поверхностей образцов ППК до (а) и после компостирования в течение 7 (б) и 28 суток (в). Стрелкой отмечено скопление микроорганизмов

Скачать (703KB)
Метаданные
10. Рис. 8. Интегральные (а) и дифференциальные (б) кривые ТГА образцов ППК до (1) и после компостирования в течение 7 (2) и 28 суток (3), а также после выдерживания ППК в течение 7 дней в воде при 65 °С (4) или над 10%-ным раствором аммиака при комнатной температуре (5)

Скачать (173KB)
Метаданные
11. Рис. 9. Кривые ММР пленки ППК до (1) и после обработки водой при 65 °С (2) и аммиаком в течение 7 дней при 25 °С (3) и 12 ч при 100 °С (4)

Скачать (82KB)
Метаданные
12. Рис. 10. СЭМ микрофотографии поверхности образца ППК после выдерживания в течение 7 дней в воде при 65 °С (а) или над 10%-ным раствором аммиака при комнатной температуре (б).

Скачать (521KB)
Метаданные
13. Рис. 11. Спектр ЯМР 1H раствора в условиях эксперимента с подавлением сигнала H2O: а ‒ нагревание при 70 °С в течение 5 ч; б ‒ сравнение сигналов в области 1.5–2.2 м.д. после нагревания при 70 °С в течение 5 (1), 20 ч (2), и дополнительного нагревания при 100 °С в течение 12 ч (3)

Скачать (223KB)
Метаданные
14. Рис. 12. Спектр ЯМР 1H в D2O продукта нагревания ППК в водном растворе аммиака при 70°С в течение 5 ч в отсутствие (а) и присутствии (б) добавки карбоната аммония

Скачать (206KB)
Метаданные
15. Схема 2

Скачать (93KB)
Метаданные
16. Схема 3

Скачать (86KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024