Pembangunan dan penggunaan plastik polimer biodegradasi, plastik biodegradasi adalah sejenis jenis baru dengan fungsi degradasi bahan polimer, dalam proses penggunaan, ia mempunyai kaitan dengan jenis plastik biasa yang sama dengan kesihatan yang sepadan dan prestasi aplikasi yang berkaitan, dan Selepas fungsinya yang lengkap, bahan dengan cepat boleh terdegradasi dalam keadaan persekitaran semula jadi menjadi mudah untuk diberi serpihan persekitaran atau dihancurkan, dan dengan peredaran masa degradasi selanjutnya menjadi akhirnya produk pengoksidaan (CO2 dan air), kembali kepada alam semula jadi.
Pembangunan dan penggunaan bahan terbiodegradasiplastik polimer, plastik biodegradasi adalah sejenis jenis baru dengan fungsi degradasi bahan polimer, dalam proses penggunaan, ia mempunyai kaitan dengan jenis plastik biasa yang sama dengan kesihatan yang sepadan dan prestasi aplikasi yang berkaitan, dan selepas fungsi lengkapnya, bahan itu boleh terdegradasi dengan cepat dalam keadaan persekitaran semula jadi menjadi mudah untuk diberi serpihan persekitaran atau dihancurkan, dan dengan peredaran masa degradasi selanjutnya akhirnya menjadi produk pengoksidaan (CO2 dan air), kembali kepada alam semula jadi.
Berdasarkan pencemaran alam sekitar yang disebabkan oleh sisa plastik, serta permintaan perlindungan alam sekitar dan keperluan manusia, adalah penting untuk mengkaji bahan polimer yang boleh terurai.Dalam masa tertentu dan dalam keadaan persekitaran tertentu, struktur kimia plastik biodegradasi akan berubah.Mengikut sebab-sebab perubahan dalam struktur kimianya, plastik biodegradasi boleh dibahagikan kepada dua kategori: plastik biodegradasi dan plastik fotodegradasi.
1. Mekanisme penguraian plastik boleh terurai
Secara umumnya, plastik boleh degradasi merujuk kepada sejenis plastik yang boleh diuraikan menjadi molekul kecil melalui tindakan mikroorganisma dalam tanah atau sinaran suria.Ia mesti memenuhi keperluan penggunaan produk dan mudah diproses berdasarkan asas sifat terbiodegradasi.Sifat tindakan cahaya matahari pada bahan polimer adalah kesan komprehensif cahaya ultraviolet dalam cahaya matahari dan oksigen dalam udara, jadi ia juga dipanggil degradasi fotooksidasi.Ambil poliolefin sebagai contoh untuk menerangkan mekanisme degradasi fotooksidasi.Pada dasarnya, fotopengoksidaan menyebabkan pemutus rantai atau pertautan silang polimer, dan beberapa kumpulan berfungsi yang mengandungi oksigen, seperti asid karboksilik, peroksida, keton dan alkohol, terbentuk dalam proses ini.Sisa pemangkin dalam polimer dan permulaan kumpulan peroksida dan karboksil yang diperkenalkan semasa pemprosesan adalah sumber utama degradasi.
Di bawah tindakan mikroorganisma (terutamanya kulat, bakteria atau alga, dsb.), polimer boleh dihakis atau dimetabolismekan untuk menyebabkan perubahan dalam struktur kimianya dan penurunan berat molekul.Mekanisme tindakan boleh dibahagikan kepada dua keadaan:
(1) tindakan biofizikal.Iaitu, selepas hakisan produk plastik oleh mikroorganisma, pertumbuhan sel biologi, menggalakkan penguraian polimer, pengionan atau proton, tindakan fizikal ini pada polimer menyebabkan kerosakan mekanikal, berat molekul tinggi polimer menjadi serpihan oligomer, supaya mencapai tujuan kemerosotan fizikal.
(2) tindakan biokimia — tindakan langsung enzim.Keadaan ini disebabkan oleh hakisan enzim yang dirembeskan oleh kulat atau bakteria, yang membawa kepada perpecahan atau perpecahan oksidatif plastik, dan menyebabkan pemisahan atau degradasi oksidatif polimer tidak larut kepada serpihan larut air, menghasilkan sebatian molekul kecil yang baru (CH4, CO2 dan H2O) sehingga penguraian akhir.
Secara umumnya terdapat dua hipotesis mengenai mekanisme biodegradasi bahan polimer yang membawa kepada biodegradasi.Satu lagi ialah potongan invasif dari hujung rantai.Oleh itu, sifat struktur bahan, seperti komposisi, struktur rantai utama dan sisi, saiz kumpulan akhir, dan kehadiran atau ketiadaan rintangan sterik spatial, adalah faktor utama yang mempengaruhi prestasi degradasi mereka.Antaranya, sifat rantaian utama mempunyai kesan yang lebih besar.Jika rantai utama polimer mengandungi ikatan yang mudah terhidrolisis, ia akan mudah terbiodegradasi.Kedua, jika tulang belakang adalah fleksibel, kadar degradasi akan menjadi agak cepat, manakala jika tulang belakang tegar dan teratur, kadar degradasi akan menjadi perlahan.
Kebolehbiodegradan bahan polimer dikurangkan dengan bercabang dan bersilang.Sebagai contoh, pengenalan kumpulan hidrofobik pada penghujung rantai molekul asid polilaktik (PLA) boleh mengurangkan kadar hakisan pada peringkat awal degradasi.Ini kerana dalam proses degradasi asal, hakisan PLA bergantung terutamanya pada struktur hujung rantai molekul, dan penambahan kumpulan hidrofobik membawa kepada penurunan kadar hakisannya.Di samping itu, beberapa penyelidik telah mengkaji struktur kimia polimer dan berat molekul relatif bahan yang memainkan peranan penting dalam degradasinya.
2. Pembangunan plastik terbiodegradasi
Arah pembangunan plastik terbiodegradasi pada masa hadapan boleh menjadi seperti berikut:
(1) plastik terbiodegradasi telah disediakan dengan mengkaji mekanisme biodegradasi polimer terurai, dan kopolimerisasi blok plastik terbiodegradasi dengan polimer biasa sedia ada, polimer mikrob dan polimer semula jadi telah dikaji dan dibangunkan.
(2) untuk mencari mikroorganisma yang boleh menghasilkan plastik polimer, meneroka polimer baru, menganalisis mekanisme sintesisnya secara terperinci, meningkatkan produktiviti mereka melalui kaedah sedia ada dan kaedah kejuruteraan genetik, dan mengkaji kaedah penanaman mikroorganisma yang cekap.
(3) memberi perhatian kepada kawalan kadar degradasi, membangunkan penggalak dan penstabil degradasi yang cekap untuk meningkatkan prestasi biodegradasi plastik boleh degradasi, mengurangkan kosnya, dan mengembangkan aplikasi pasaran.
(4) menyelidik dan mewujudkan definisi bersatu bagi plastik terdegradasi, memperkaya dan menambah baik kaedah penilaian biodegradasi, dan seterusnya memahami mekanisme degradasi.
Masa siaran: 13 Ogos 2019