ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
водство пластиков уходит менее 1 % от мировой добычи нефти.
Вне зависимости от того, будут ли в ближайшее время истощены мировые запасы нефти, био-
деграданты привлекут к себе еще больше внимания. Уже сейчас цены на нефть и природный газ и
их поставки крайне нестабильны. Один этот фактор побуждает производителей искать альтерна-
тивное сырье для производства полимеров. Сырье же растительное, природное, легко подвергаю-
щееся разложению, – лучший выход. А технические характеристики биодеградантов на данный
момент не уступают их "нефтяным" аналогам.
Термин "biodegradable polymer" стал неотъемлемой частью "зеленого словаря" сравнительно
недавно. Первоначально усилия исследователей в области синтеза полимеров были направлены на
создание материалов, отличающихся исключительно высокой стойкостью к воздействию факто-
ров" окружающей среды. Угроза нарушения биосферного равновесия на планете полимерными от-
ходами показала всю сложность проблемы использования полимеров, инертных к окружающей
среде и способных сохранять присущие им свойства неизменными в течение длительного времени.
На современном этапе развития общества возник новый подход к разработке полимерных ма-
териалов, диаметрально противоположный традиционному. Он имеет целью получение полимеров,
которые сохраняют эксплуатационные характеристики только в течение периода потребления, а
затем претерпевают физико-химические и биологические превращения под действием факторов
окружающей среды и легко включаются в процессы метаболизма природных биосистем. Способ-
ность полимеров разлагаться и усваиваться микроорганизмами зависит от ряда их структурных ха-
рактеристик. Наиболее важными являются химическая природа полимера, молекулярная масса,
разветвленность макроцепи (наличие и природа боковых групп), надмолекулярная структура.
Природные и синтетические полимеры, содержащие связи, которые легко подвергаются гид-
ролизу, обладают высокой способностью к биодеструкции. Присутствие заместителей в полимер-
ной цепи часто способствует повышению биодеструктируемости. Последняя зависит также от сте-
пени замещения цепи и длины ее участков между функциональными группами, гибкости макромо-
лекул.
Важным фактором, который определяет стойкость полимера к биоразложению, является вели-
чина его молекул. В то время как мономеры или олигомеры могут быть поражены микроорганиз-
мами и служат для них источником углерода, полимеры с большой молекулярной массой являются
стойкими к действию микроорганизмов. Биодеструкцию большинства технических полимеров, как
правило, инициируют процессами небиологического характера (термическое и фотоокисление,
термолиз, механическая деградация и т.п.). Упомянутые деградационные процессы приводят к
снижению молекулярной массы полимера. При этом возникают низкомолекулярные биоассимили-
руемые фрагменты, имеющие на концах цепи гидроксильные, карбонильные или карбоксильные
группы. Не менее значимым фактором, оказывающим влияние на биодеградацию, является надмо-
лекулярная структура синтетических полимеров. Компактное расположение структурных фраг-
ментов полукристаллических и кристаллических полимеров ограничивает их набухание в воде и
препятствует проникновению ферментов в полимерную матрицу. Это затрудняет воздействие
ферментов не только на главную углеродную цепь полимера, но и на биоразрушаемые части цепи.
Аморфная часть полимера всегда менее стойка к биодеструкции, чем кристаллическая. Известны
различные технологические подходы к созданию биоразлагаемых полимеров. Среди них можно
выделить следующие направления. Селекция специальных штаммов микроорганизмов, способных
осуществлять деструкцию полимеров. Пока это направление увенчалось успехом только в отноше-
нии поливинилового спирта. Японские ученые выделили из почвы бактерии Pseudomonas SP, ко-
торые вырабатывают фермент, расщепляющий поливиниловый спирт. После разложения макроце-
пи ее фрагменты полностью усваиваются бактериями. Бактерии Pseudomonas добавляют к актив-
ному илу на водоочистных сооружениях для более полной очистки сточных вод от этого полимера.
Синтез биоразлагаемых полимеров методами биотехнологии. Таким образом, получен мик-
робный полиоксибутират, который по своим пластическим свойствам близок к классическим по-
лимерам – полиэтилену и полипропилену. Полиоксибутират и изделия из него легко поддаются
разложению под действием микроорганизмов, а также ферментов плазмы животных тканей. Этот
полимер применяют не только в качестве упаковочного материала, отходы которого разрушаются
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- …
- следующая ›
- последняя »
