Identifikace fragmentů PET v půdě a jejich vliv na životní prostředí
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická
Abstract
V této práci je věnována pozornost problematice plastů a jich dopadu na životní prostředí. Ač jsou plasty vyráběny poměrně krátkou dobu zaujaly dominantní postavení v téměř všech průmyslových odvětvích i aspektech běžného života. To sebou ale přináší značné výzvy při celkovém řešení nakládání se vzniklými odpady po jejich upotřebení. Pokud není s plasty řádně nakládáno, pronikají do složek životního prostředí, kde postupně dochází k jejich defragmentaci a degradaci a vzniku makro a mikroplastů. Kvalitativní i kvantitativní analýza mikroplastů v půdě je velkou výzvou. Proto pro studium mikroplastů v půdě je představena nová metoda založená na vzájemných vztazích mezi půdními komponentami nazvaná Soil Universal Model Method (SUMM). Ta umožňuje identifikovat a kvantifikovat některé typy mikroplastů v půdě bez jakékoliv předúpravy. Zvláště účinná se ukazuje při analýze PET, PVC a PP. Druhou část tvoří pilotní studie zkoumající vliv PET mikroplastů na půdu, která odhaluje negativní vlivy zahrnující půdní organickou hmotu a schopnost zadržovat vodu. V práci byla pozorována postupná asimilace PET mikročástic půdou, přičemž výsledky naznačují i možnost degradace PET v půdě, především při nižších hodnotách pH. Pro identifikaci fragmentů PET, které se mohou vyskytovat v životním prostředí, je v této práci představena metoda založená na termofyzikálních parametrech (stanovených metodou diferenční kompenzační kalorimetrie, DSC) s využitím pokročilých statistických metod. Tato metoda se ukazuje jako velmi účinná i pro posouzení PET kvality v recyklačním cyklu a rozděluje PET do čtyř skupin. Z měření také vyplývá, že řízenou termickou degradaci v laboratorních podmínkách nelze plně využít jako náhradu za degradaci přirozenou. Také je v této práci představena metoda založená na spektroskopických parametrech (FTIR), která ale nedosahuje tak jednoznačných výsledků, protože stanovuje molekulární strukturu polymeru, která se ukázala nedostatečná pro identifikaci změn při recyklačním cyklu PET.
This thesis is focused on several issues connected with plastics and their impact on the environment. Although plastics are produced for a relatively short time, they have taken a dominant position in almost all industries and aspects of everyday life. However, this causes significant challenges related especially to the waste management. If plastics are not handled properly, they can contaminate the environmental compartments where they are gradually defragmented and degraded, and macro and microplastics are formed. Both qualitative and quantitative analysis of microplastics in soil is a big challenge. In this work, it is introduced a new method based on mutual relationships between soil components called Soil Universal Model Method (SUMM). The method allowed to identify and quantify some types of microplastics in the untreated soil. It appeared to be effective in the analysis of PET, PVC and PP. A pilot study on the influence of PET microplastics on soil revealed negative effects, which include soil organic matter deterioration and faster desiccation. In addition, it was observed a gradual assimilation of PET into the soil matrix, and possible degradation, in particular at low pH values. To identify the origin of PET fragments occurring in nature it was developed a method based on PET thermophysical properties (determined using Differential Scanning Calorimetry, DSC) and advanced statistical methods. This method appeared to be effective also for the assessment of PET quality in recycling loop and classifies the PET into four groups. It was also found that controlled thermal degradation under laboratory conditions does not correlate with natural PET degradation (aging). A method based on spectroscopic parameters (FTIR) is also presented here, but it did not achieve such unambiguous results as using DSC, because it determines the molecular structure of the polymer, which proved to be insufficient for identifying changes during the PET recycling cycle.
This thesis is focused on several issues connected with plastics and their impact on the environment. Although plastics are produced for a relatively short time, they have taken a dominant position in almost all industries and aspects of everyday life. However, this causes significant challenges related especially to the waste management. If plastics are not handled properly, they can contaminate the environmental compartments where they are gradually defragmented and degraded, and macro and microplastics are formed. Both qualitative and quantitative analysis of microplastics in soil is a big challenge. In this work, it is introduced a new method based on mutual relationships between soil components called Soil Universal Model Method (SUMM). The method allowed to identify and quantify some types of microplastics in the untreated soil. It appeared to be effective in the analysis of PET, PVC and PP. A pilot study on the influence of PET microplastics on soil revealed negative effects, which include soil organic matter deterioration and faster desiccation. In addition, it was observed a gradual assimilation of PET into the soil matrix, and possible degradation, in particular at low pH values. To identify the origin of PET fragments occurring in nature it was developed a method based on PET thermophysical properties (determined using Differential Scanning Calorimetry, DSC) and advanced statistical methods. This method appeared to be effective also for the assessment of PET quality in recycling loop and classifies the PET into four groups. It was also found that controlled thermal degradation under laboratory conditions does not correlate with natural PET degradation (aging). A method based on spectroscopic parameters (FTIR) is also presented here, but it did not achieve such unambiguous results as using DSC, because it determines the molecular structure of the polymer, which proved to be insufficient for identifying changes during the PET recycling cycle.
Description
Citation
ŠUDOMOVÁ, L. Identifikace fragmentů PET v půdě a jejich vliv na životní prostředí [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická. 2023.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Chemie životního prostředí
Comittee
doc. MVDr. Helena Zlámalová Gargošová, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Tomáš Gregor, Ph.D. (místopředseda)
prof. Ing. Stanislav Kráčmar, DrSc. (člen)
Ing. Václav Mergl, CSc. (člen)
prof. Ing. Tomáš Svěrák, CSc. (člen)
doc. RNDr. Václav Slovák, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2023-10-16
Defence
Předsedkyně komise představila doktorandku a předala jí slovo. Doktorandka má již řadu pracovních zkušenost, např. PETKA CZ, a.s. 2015 - 2020, rPET inWaste s.r.o.2021 - dosud, absolvovala také 2 studijní pobyty v zahraničí, především 2 měsíční stáž na Univerzitě Koblenz-Landau v Německu. Absolvovala několik kurzů a školení. Je spoluautorkou dvou publikací, v jednom případě je první autorkou. Ve své powerpointové prezentaci představila doktorandka podstatné výsledky své disertační práce. Byly přečteny oponentské posudky, oba kladné a doporučovaly práci k obhajobě. Doktorandka zodpověděla všechny dotazy vzešlé z diskuze. Následně se rozproudila s ostatními členy komise, Ing. Šudomová zodpověděla také dotazy z této diskuze. Otázky jsou zaznamenány na dotazních lístcích, které se archivují.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení