Biologik parchalanadigan polimer plastmassalarni ishlab chiqish va qo'llash, biologik parchalanadigan plastmassalar polimer materiallarining degradatsiyasi funktsiyasiga ega bo'lgan yangi turdagi yangi turdagi bo'lib, foydalanish jarayonida u tegishli sog'liq va tegishli dastur ko'rsatkichlari bilan bir xil turdagi umumiy plastmassa bilan bog'liq. O'zining to'liq funktsiyasidan so'ng, material tabiiy muhit sharoitida tez parchalanishi mumkin bo'lgan atrof-muhit bo'laklarini berish yoki maydalash oson bo'ladi va vaqt o'tishi bilan keyingi degradatsiya oxir-oqibat oksidlanish mahsulotlariga (CO2 va suv) aylanadi, tabiatga qaytadi.
Biologik parchalanadigan moddalarni ishlab chiqish va qo'llashpolimer plastmassalar, biologik parchalanadigan plastmassalar polimer materiallarining degradatsiyasi funktsiyasiga ega bo'lgan yangi turdagi yangi turdagi bo'lib, foydalanish jarayonida u tegishli sog'liq va tegishli dastur ko'rsatkichlari bilan bir xil turdagi umumiy plastmassa bilan bog'liq va uning to'liq funktsiyasidan keyin material tabiiy muhitda tez parchalanishi mumkin bo'lgan sharoitlarda atrof-muhit bo'laklari oson berilishi yoki maydalanishi mumkin va vaqt o'tishi bilan keyingi degradatsiya oxir-oqibat oksidlanish mahsulotlariga (CO2 va suv) aylanadi va tabiatga qaytadi.
Plastik chiqindilardan kelib chiqadigan atrof-muhitning ifloslanishi, shuningdek, atrof-muhitni muhofaza qilish talabi va inson ehtiyojlaridan kelib chiqqan holda, parchalanadigan polimer materiallarini o'rganish dolzarbdir.Muayyan vaqt va muayyan atrof-muhit sharoitida biologik parchalanadigan plastmassalarning kimyoviy tuzilishi o'zgaradi.Kimyoviy tuzilishidagi o'zgarishlarning sabablariga ko'ra, biologik parchalanadigan plastmassalarni ikki toifaga bo'lish mumkin: biologik parchalanadigan plastmassalar va fotoparchalanadigan plastmassalar.
1. Parchalanadigan plastmassalarning degradatsiya mexanizmi
Umuman olganda, parchalanadigan plastmassa deganda tuproqdagi mikroorganizmlar yoki quyosh nurlari ta'sirida kichik molekulalarga parchalanishi mumkin bo'lgan plastmassa turi tushuniladi.U mahsulotlardan foydalanish talablariga javob berishi va quyidagi asosda qayta ishlanishi oson bo'lishi kerak. biologik parchalanadigan xususiyatlar.Quyosh nurining polimer materiallariga ta'sirining tabiati quyosh nurida ultrabinafsha nurlar va havodagi kislorodning keng qamrovli ta'siridir, shuning uchun uni fotooksidlanish degradatsiyasi ham deyiladi.Fotooksidlanish degradatsiyasi mexanizmini tushuntirish uchun poliolefinni misol qilib oling.Mohiyatan, fotooksidlanish polimerlarning zanjir uzilishi yoki oʻzaro bogʻlanishiga olib keladi va bu jarayonda tarkibida kislorod boʻlgan baʼzi funksional guruhlar, masalan, karboksilik kislotalar, peroksidlar, ketonlar va spirtlar hosil boʻladi.Polimerlardagi katalizator qoldiqlari va qayta ishlash jarayonida kiritilgan peroksid va karboksil guruhlarining boshlanishi buzilishning asosiy manbalari hisoblanadi.
Mikroorganizmlar (asosan zamburug'lar, bakteriya yoki suv o'tlari va boshqalar) ta'sirida polimerlar eroziyalanishi yoki metabollanishi ularning kimyoviy tuzilishining o'zgarishiga va molekulyar massasining pasayishiga olib kelishi mumkin.Ta'sir mexanizmini asosan ikkita holatga bo'lish mumkin:
(1) biofizik harakat.Ya'ni, plastik mahsulotlarning mikroorganizmlar tomonidan eroziyasidan so'ng, biologik hujayralar o'sishi, polimerlarning parchalanishiga, ionlanishiga yoki protonga yordam beradi, polimerga bu jismoniy ta'sir mexanik shikastlanishga olib keldi, polimerning oligomer bo'laklariga yuqori molekulyar og'irligi, shuning uchun jismoniy buzilish maqsadiga erishish.
(2) biokimyoviy ta'sir - fermentlarning bevosita ta'siri.Bu holat zamburug'lar yoki bakteriyalar tomonidan chiqariladigan fermentlarning eroziyasi natijasida yuzaga keladi, bu plastiklarning bo'linishi yoki oksidlanish jarayoniga olib keladi va erimaydigan polimerlarning suvda eruvchan bo'laklarga bo'linishi yoki oksidlanish degradatsiyasiga olib keladi, yangi kichik molekulyar birikmalar (CH4, CO2 va H2O) oxirgi parchalanishgacha.
Biologik parchalanishga olib keladigan polimer materiallarning biologik parchalanish mexanizmi haqida odatda ikkita faraz mavjud.Ikkinchisi - zanjirning oxiridan invaziv kesma.Shuning uchun materiallarning tarkibiy xususiyatlari, masalan, tarkibi, asosiy va yon zanjir tuzilishi, oxirgi guruhlarning o'lchami va fazoviy sterik qarshilik mavjudligi yoki yo'qligi, ularning degradatsiya ko'rsatkichlariga ta'sir qiluvchi asosiy omillardir.Ularning orasida asosiy zanjir xususiyatlari ko'proq ta'sir qiladi.Agar polimerning asosiy zanjirida oson gidrolizlanadigan bog'lar bo'lsa, u osonlik bilan biologik parchalanadi.Ikkinchidan, agar umurtqa pog'onasi moslashuvchan bo'lsa, degradatsiya tezligi nisbatan tez bo'ladi, agar orqa miya qattiq va tartibli bo'lsa, buzilish tezligi sekin bo'ladi.
Polimer materiallarning biologik parchalanishi dallanish va o'zaro bog'lanish orqali kamayadi.Masalan, polilaktik kislota (PLA) molekulyar zanjirining oxirida hidrofobik guruhlarning kiritilishi buzilishning dastlabki bosqichida eroziya tezligini kamaytirishi mumkin.Buning sababi shundaki, dastlabki degradatsiya jarayonida PLA ning eroziyasi asosan molekulyar zanjir uchining tuzilishiga bog'liq va hidrofobik guruhlarning qo'shilishi uning eroziya tezligining pasayishiga olib keladi.Bundan tashqari, ba'zi tadqiqotchilar polimerlarning kimyoviy tuzilishini va ularning parchalanishida muhim rol o'ynaydigan materiallarning nisbiy molekulyar og'irligini o'rganishdi.
2. Biologik parchalanadigan plastmassalarni ishlab chiqish
Kelajakda biologik parchalanadigan plastmassalarning rivojlanish yo'nalishi quyidagicha bo'lishi mumkin:
(1) parchalanadigan polimerlarning biologik parchalanish mexanizmini o'rganish orqali biologik parchalanadigan plastmassalar tayyorlandi va mavjud oddiy polimerlar, mikrobial polimerlar va tabiiy polimerlar bilan biologik parchalanadigan plastmassalarning blokli kopolimerizatsiyasi o'rganildi va ishlab chiqildi.
(2) polimer plastmassalarini ishlab chiqaradigan mikroorganizmlarni izlash, yangi polimerlarni o'rganish, ularning sintez mexanizmini batafsil tahlil qilish, mavjud usullar va genetik muhandislik usullari orqali ularning mahsuldorligini oshirish va mikroorganizmlarni etishtirishning samarali usullarini o'rganish.
(3) degradatsiya tezligini nazorat qilishga e'tibor bering, parchalanadigan plastmassalarning biologik parchalanish ko'rsatkichlarini yaxshilash, ularning narxini pasaytirish va bozor qo'llanilishini kengaytirish uchun samarali buzilish promouterlari va stabilizatorlarini ishlab chiqing.
(4) parchalanadigan plastmassalarning yagona ta'rifini tadqiq qilish va yaratish, biodegradatsiyani baholash usulini boyitish va takomillashtirish va buzilish mexanizmini yanada tushunish.
Yuborilgan vaqt: 2019-yil 13-avgust