Kompostování biologicky rozložitelných biopolymerů
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
Táto diplomová práca sa zaoberá štúdiom kompostovania polyhydroxybutyrátu (PHB) a polyesteru kyseliny mliečnej (PLA). Experimentálna časť je zameraná na kompostovací test založený podľa normy IS/ISO 20200, v ktorom boli v priebehu 8 týždňov degradované biopolyméry. Výhodou kompostovacieho testu bolo jedinečné použitie vrecúšok na granule polymérov, čím bola zjednodušená manipulácia so vzorkami. Umiestnenie polymérov zabezpečovalo rovnomerné zaťaženie kompostu, ktoré simulovalo prostredie skládky, čím bol tiež tento experiment výnimočný. Použitie rôznych metód analýzy zabezpečilo skúmanie vplyvu kompostu na degradáciu polymérov, ale aj vplyv polymérov na mikrobióm kompostu. V prostredí kompostu došlo k degradácii všetkých skúmaných polymérov. V prípade PHB došlo po 8 týždňoch k úbytku hmotnosti o približne 40 %. Amorfné PLA kompletne degradovalo už v 5. týždni experimentu, kým semikryštalické PLA stratilo hmotnosť o približne 70 %. Pomocou SEM snímok a SEC analýzy dedukujeme, že degradácia PHB prebiehala prevažne biologicky. U vzoriek PLA bola zistená degradácia prevažne abioticky. Analýzou vzoriek kompostu bolo zistené, že v porovnaní s kompostom bez polyméru došlo v kompostoch s polymérmi k zvýšeniu enzymatickej aktivity esteráz. Pomocou Biolog EcoPlates™ bol analyzovaný vplyv polymérov na mikrobióm v komposte. Kompost s PHB vykazoval vysokú schopnosť adaptácie na rôzne substráty a v priebehu kompostovania došlo k rozširovaniu mikrobiómu. V prípade vzorky so semikryštalickým PLA bolo zistené, že v poslednom týždni kompostovania došlo k zníženiu schopnosti adaptácie a využívania substrátov mikroorganizmami, čo naznačuje možný negatívny vplyv tohto polyméru na vývoj kompostu.
This master’s thesis deals with the study of composting of polyhydroxybutyrate (PHB) and polylactic acid (PLA). The experimental part focuses on the composting test based on the IS/ISO 20200 standard, in which biopolymers were degraded within 8 weeks. The advantage of the composting test was the unique use of bags for polymer granules, which simplified the handling of samples. The placement of the polymers ensured an even load of compost, which simulated the landfill environment, which also made this experiment exceptional. The use of different methods of analysis ensured the investigation of the influence of compost on the degradation of polymers, but also the influence of polymers on the compost microbiome. In the compost environment all of the studied polymers degraded. After 8 weeks the weight loss of approximately 40 % was detected in PHB. Amorphous PLA degraded completely in the 5th week of experiment, while semicrystalline PLA lost approximately 70 % of its weight in 8 weeks. Using SEM images and SEC analysis, we conclude that PHB degradation was predominantly biological. Degradation of PLA samples was found to be predominantly abiotic. Analysis of compost samples revealed that the enzymatic activity of esterases increased in composts with polymers compared to compost without polymers. The effect of polymers on the microbiome in compost was analyzed using Biolog EcoPlates™. Compost with PHB showed a high ability to adapt to various substrates and microbiome expanded during composting. In the case of a sample with semicrystalline PLA, it was found that in the last week of composting, the ability of microorganisms to adapt and use substrates decreased, which indicates a possible negative effect of this polymer on compost development.
This master’s thesis deals with the study of composting of polyhydroxybutyrate (PHB) and polylactic acid (PLA). The experimental part focuses on the composting test based on the IS/ISO 20200 standard, in which biopolymers were degraded within 8 weeks. The advantage of the composting test was the unique use of bags for polymer granules, which simplified the handling of samples. The placement of the polymers ensured an even load of compost, which simulated the landfill environment, which also made this experiment exceptional. The use of different methods of analysis ensured the investigation of the influence of compost on the degradation of polymers, but also the influence of polymers on the compost microbiome. In the compost environment all of the studied polymers degraded. After 8 weeks the weight loss of approximately 40 % was detected in PHB. Amorphous PLA degraded completely in the 5th week of experiment, while semicrystalline PLA lost approximately 70 % of its weight in 8 weeks. Using SEM images and SEC analysis, we conclude that PHB degradation was predominantly biological. Degradation of PLA samples was found to be predominantly abiotic. Analysis of compost samples revealed that the enzymatic activity of esterases increased in composts with polymers compared to compost without polymers. The effect of polymers on the microbiome in compost was analyzed using Biolog EcoPlates™. Compost with PHB showed a high ability to adapt to various substrates and microbiome expanded during composting. In the case of a sample with semicrystalline PLA, it was found that in the last week of composting, the ability of microorganisms to adapt and use substrates decreased, which indicates a possible negative effect of this polymer on compost development.
Description
Citation
HOLLÁ, T. Kompostování biologicky rozložitelných biopolymerů [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
sk
Study field
Chemie pro medicínské aplikace
Comittee
prof. Ing. Miloslav Pekař, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Ivana Márová, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Diviš, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Dzik, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Obruča, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Zbyněk Zdráhal, Dr. (člen)
Date of acceptance
2021-09-03
Defence
Obhajoba proběhla podle následujícího schématu: prezentace studentky-vyjádření vedoucí/ho-oponentský posudek-reakce na posudek-diskuse s komisí. Studentka přednesla výborný výtah výsledků své diplomové práce, řádně zodpověděla všechny dotazy oponentské i členů komise, pohotově reagovala na připomínky. V diskusi tak studentka prokázala výbornou schopnost orientace v teoretických i praktických základech problematiky diplomové práce. Komise zhodnotila její diplomovou práci celkově jako výbornou.
Márová: Co je to AWCD? Jak se to měří? Esterázy byly stanoveny fluorescenční metodou? Co bylo použito jako standard? Co se myslí „procentem úbytku molekulové hmotnosti“? Z čeho byly pytlíky pro umístění vzorků do kompostu? Jak byly velké granule studovaných polymerů? Jaká byla distribuce použitých velikostí granulí?
Zdráhal: Jaká byla metodika… navážky kompostu a polymeru, tepelný režim, vlhčení?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení