Studium environmentálního osudu vybraných biodegradabilních polymerů

Abstract

Cieľom tejto bakalárskej práce bolo štúdium degradačných vlastnosti kopolyméru poly(3 hydroxybutyratu-co-5-hydroxyvalerátu) (P(3HB-co-5HV), resp. jeho blendu s homopolymérom poly(3-hydroxybutyrátu) (P(3HB-co-5HV)/P3HB) v hmotnostnom pomere 1 : 1. Ako referenčný materiál slúžil čistý P3HB. Experiment s čistou bakteriálnou kultúrou Caldimonas thermodepolymerans ukázal, že prítomnosť vhodného mikroorganizmu výrazne zvyšuje mieru degradácie. Zároveň bolo zistené, že vybraná kultúra lepšie utilizuje čistý P3HB než blend P(3HB-co-5HV)/P3HB. Polymérne materiály rozkladané v simulovaných telových tekutinách vykazovali len minimálne vizuálne a hmotnostné zmeny. Výraznejšie rozdiely boli zaznamenaná v molekulových hmotnostiach zistených pomocou gélovej permeačnej chromatografie (SEC/GPC-MALS) a v termických vlastnostiach analyzovaných diferenciálnou skenovacou kalorimetriou (DSC). Kompostovací test v priemyselných podmienkach potvrdil kompostovateľnosť oboch materiálov, pričom blend P(3HB-co-5HV)/P3HB sa rozkladal rýchlejšie než čistý P3HB. Skenovacia elektrónová mikroskopia (SEM) naznačila, že degradácia prebiehala prevažne na povrchu. Na podrobnejšiu analýzu priebehu kompostovacieho procesu boli aplikované rovnaké analytické metódy ako pri testoch v simulovaných telových tekutinách.

The aim of this bachelor’s thesis was to study the degradation properties of the copolymer poly(3 hydroxybutyrate co 5 hydroxyvalerate) (P(3HB-co-5HV)), more precisely its blend with the homopolymer poly(3-hydroxybutyrate) (P(3HB-co-5HV)/P3HB) in a mass ratio of 1 : 1. Pure P3HB was used as the reference material. The experiment involving the pure bacterial culture Caldimonas thermodepolymerans demonstrated that the presence of an appropriate microorganism significantly enhances the degradation rate. It also revealed that the selected microbial strain utilized pure P3HB more efficiently than the P(3HB-co-5HV)/P3HB blend. Polymeric materials degraded in simulated body fluids exhibited only minimal visual and weight changes. However, more pronounced differences were observed in molecular weights, determined by size-exclusion chromatography (SEC/GPC-MALS), as well as in thermal properties analyzed by differential scanning calorimetry (DSC). An industrial composting test confirmed the compostability of both materials, with the P(3HB co-5HV)/P3HB blend degrading more rapidly than pure P3HB. Scanning electron microscopy (SEM) indicated that degradation primarily occurred on the material surface. The same analytical methods used for the simulated body fluids tests were applied to further investigate the composting process.