Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Mikroorganizmy glebowe już po paru tygodniach kolonizują i zaczynają rozkładać polimer PBAT

Recommended Posts

Po paru tygodniach mikroorganizmy glebowe kolonizują i zaczynają rozkładać powierzchnię polimeru - poli(adypinianu-co-tereftalanu butylenu), PBAT. To pokazuje, że warto by nim zastąpić polietylen, wykorzystywany np. w foliach do ściółkowania.

Naukowcy ze Szwajcarii wyjaśniają, że skażenie plastikiem zagraża glebom uprawnym, bo rolnicy z całego świata stosują bardzo dużo polietylenowej folii do ściółkowania. Zwalczają w ten sposób chwasty, podwyższają temperaturę gleby i utrzymują jej wilgotność, co łącznie pozwala zwiększyć plony.

Niestety, po zbiorach często trudno zebrać filmy w całości, zwłaszcza gdy mają one zaledwie parę mikrometrów grubości. Resztki akumulują się w glebie i ograniczają jej żyzność, zaburzają transport wody i ostatecznie - zmniejszają wzrost roślin.

W ramach ostatniego studium zespół z Politechniki Federalnej w Zurychu i Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz (Eawag) wykazał, że mikroorganizmy glebowe rozkładają folie z alternatywnego polimeru, wspominanego na początku PBAT. Autorzy publikacji z pisma Science Advances zademonstrowali, że węgiel z PBAT jest wykorzystywany do zwiększania biomasy i produkcji energii.

To badanie jako pierwsze pokazuje, że mikroorganizmy glebowe mineralizują filmy PBAT i transferują węgiel z polimeru do swojej biomasy - wyjaśnia Michael Sander.

Szwajcarzy podkreślają, że PBAT został już sklasyfikowany jako biodegradowalny w kompoście, dlatego zespół postanowił sprawdzić, czy ulega on biodegradacji także w glebach rolnych. Dla porównania, polietylen (PE) nie jest biodegradowany ani w kompoście, ani w glebie. W ostatnich latach potwierdzono tylko, że jest rozkładany zarówno przez bakterie z przewodu pokarmowego larw omacnicy spichrzanki (Plodia interpunctella), czyli mola spożywczego, jak i gąsienice barciaka większego (Galleria mellonella).

W eksperymentach wykorzystano materiał z PBAT, który zsyntetyzowano na zamówienie; miał on zawierać zadaną ilość stabilnego izotopu węgla 13C. Takie znakowanie izotopem pozwoliło naukowcom śledzić węgiel pochodzący z polimeru (biodegradując PBAT, bakterie uwalniały go bowiem z polimeru).

Za pomocą spektrometrii mas jonów wtórnych (NanoSIMS) akademicy odkryli, że 13C z PBAT był przekształcany w dwutlenek węgla w wyniku oddychania i stawał się częścią biomasy mikroorganizmów kolonizujących powierzchnię polimeru.

Dla odmiany, wiele polimerów po prostu kruszy się do drobnych kawałeczków, które pozostają w środowisku w postaci mikroplastiku [...] - opowiada Hans-Peter Kohler.

W ramach eksperymentu zespół wsypywał do szklanego naczynia 60 g gleby. Na tym podłożu umieszczano film z PBAT. Po 6 tygodniach inkubacji oceniano stopień skolonizowania powierzchni polimeru przez mikroorganizmy glebowe. Później analizowano ilość CO2 utworzonego w naczyniach oraz zawartość 13C.

Na razie Szwajcarzy nie wiedzą, w jakim czasie PBAT uległby degradacji w naturalnym środowisku. Dlatego też potrzeba długoterminowych badań terenowych na różnych glebach i w różnych warunkach.

Sander zaznacza, że nadal daleko nam do rozwiązania globalnego problemu skażenia plastikiem, ale zrobiliśmy 1. ważny krok w kierunku biodegradowalności plastików w glebie.

Wyniki dotyczące gleby nie mogą być jednak bezpośrednio transferowane na pozostałe środowiska naturalne. Ze względu na inne warunki oraz inne społeczności bakteryjne biodegradacja polimerów w słonej wodzie może np. być znacznie wolniejsza.

Jak dotąd tylko kilka koncernów chemicznych rozpoczęło produkcję i sprzedaż bardziej przyjaznych środowisku, ale i sporo droższych filmów z PBAT.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Guoliang Liu z Wydziału Chemii Virginia Polytechnic Institute and State University (Virginia Tech), opracował metodę przetwarzania plastików – od „kartonowych” pojemników na napoje, poprzez pojemniki na żywność i foliowe torebki – na mydło. Jego tajemnica polega na podgrzewaniu długichł łańcuchów polimerowych i ich gwałtownym chłodzeniu. Mamy tutaj więc do czynienia z tzw. upcyclingiem, czyli uzyskiwaniem z przetwarzanego przedmiotu produktu o wysokiej wartości. W tym przypadku są do surfaktanty, które może zamienić w mydło czy detergent. Bardzo często recykling wiąże się z downcyklingiem, gdy poddany mu przedmiot można zamienić na produkt o niższej wartości.
      Zamiana plastiku na mydło może być zaskakująca, ale oba te produkty mają wiele wspólnego na poziomie molekularnym. Struktura chemiczna polietylenu, jednego z najpowszechniej używanych tworzyw sztucznych, ma niezwykle podoba do struktury kwasów tłuszczowych używanych do produkcji mydła. Oba te materiały mają długie łańcuchy węglowe, jednak kwasy tłuszczowe mają na końcu łańcucha dodatkową grupę atomów.
      Guoliang Liu od dłuższego czasu uważał, że dzięki temu podobieństwu powinno się udać zamienić polietylen w kwas tłuszczowy do produkcji mydła. Pytanie brzmiało, jak podzielić długie łańcuchy polimerowe na krótsze, ale nie za krótkie, i zrobić to efektywnie. Jeśli by się to udało, można by z plastikowych odpadów o niskiej wartości uzyskać produkt o wysokiej wartości.
      Inspiracją dla naukowca stało się dymu z palącego się w kominku drewna.
      Drewno kominkowe składa się głównie z polimerów, jak celuloza. Jego spalanie rozrywa polimery na mniejsze łańcuchy, następnie na małe gazowe molekuły, które w końcu utleniają się do tlenku węgla. Jeśli podobnie przerwiemy molekuły polietylenu, ale przerwiemy proces zanim staną się one molekułami gazowymi, powinniśmy otrzymać krótkie łańcuchy podobne do molekuł polimerów, stwierdził. W swoim laboratorium wykorzystał termolizę z gradientem temperatury. Na dole urządzenia do termolizy panuje wystarczająco wysoka temperatura, by poprzerywać łańcuchy polimerowe, a na górze jest ono na tyle schłodzone, że proces przerywania łańcuchów nie zachodzi. Po termolizie naukowcy zebrali sadzę z góry pieca i okazało się, że zawiera ona woski. Potrzebnych było jeszcze kilka etapów obróbki chemicznej, w tym zmydlanie, by otrzymać pierwsze w historii mydło z plastiku.
      Cała procedura została przeanalizowana przez ekspertów od modelowania komputerowego, analiz ekonomicznych i innych dziedzin. Efektem prac jest artykuł opublikowany w Science. Nasze badania pokazują nowy sposób upcyclingu plastiku bez konieczności stosowania nowych katalizatorów czy złożonych procedur. To powinno zachęcić innych do opracowania kolejnych metod zamiany plastikowych odpadów na cenne produkty, mówi główny autor artykułu, Zhen Xu.
      Co więcej, analizy wykazały, że tę samą metodę można wykorzystać podczas pracy z polipropylenem. Wraz z polietylenem stanowi od większość plastiku, z jakim mamy do czynienia w codziennym życiu. Dodatkową zaletą jest fakt, że metodę Liu można wykorzystać bez potrzeby oddzielania polietylenu od polipropylenu. Można je jednocześnie przetwarzać.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Uważamy, że w naszym zasięgu są wysokowydajne wytrzymałe ogniwa fotowoltaiczne z perowskitu i krzemu, stwierdzili badacze z saudyjskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii Króla Abdullaha, którzy poddali takie ogniwa najtrudniejszym z dotychczasowych testów wytrzymałościowych. Ogniwa, pracujące przez rok w najbardziej wymagających warunkach, zachowały 80% ze swojej pierwotnej wydajności.
      Perowskity mogą być przyszłością energetyki opartej świetle słonecznym. Są tańsze niż krzem, a niedawno stworzono perowskitowe ogniwa słoneczne o wydajności 31%. Teoretyczna maksymalna wydajność ogniw perowskitowych to 40%, podczas gdy ogniw krzemowych to około 29% i jesteśmy już bardzo blisko tej granicy. Jakby tego było mało, niedawno zaprezentowano metodę znacznego zwiększenia wydajności ogniw perowskitowych. Jednak ogniwa takie mają bardzo poważną wadę, ich wydajność znacznie spada pod wpływem temperatury, światła i wilgotności.
      Profesorowie Stefaan De Wolf z KAUST i Michele De Bastiani z Università di Pavia zbudowali ogniwa z perowskitów i krzemu, które zostały zamknięte w dwóch warstwach poliuretanu i dwóch warstwach szkła. Ogniwa takie zostały umieszczone na wybrzeżu Morza Czerwonego, gdzie mamy do czynienia z gorącym, wilgotnym klimatem i bardzo silnie operującym słońcem. To jedne z najtrudniejszych warunków dla fotowoltaiki. Ogniwa pracowały tam przez ponad rok, a co 10 minut, pomiędzy godziną 6 a 18 prowadzono testy przepływu prądu i napięcia.
      Naukowcy stwierdzili, że największy wpływ na wydajność ogniw miała ich degradacja perowskitu pod wpływem światła i temperatury. Również wpływ pustynnego pyłu był zaskakująco duży. To znany problem dla instalacji fotowoltaicznych, szczególnie w warunkach pustynnych. Nie spodziewaliśmy się jednak, że wpływ pyłu nie był taki sam dla wszystkich długości fali, mówi De Bastiani. To zaś powodowało różną pracę poszczególnych ogniw, co obniżało sprawność całej instalacji.
      Bardzo dobrą wiadomością był zaś fakt, że po testach w tak ciężkich panele zachowały ponad 80% ze swojej początkowej sprawności wynoszącej 21,6%. Dlatego też autorzy badań są pełni optymizmu i uważają, że niedługo uda się stworzyć jeszcze bardziej wytrzymałe wysokowydajne ogniwa z perowskitów i krzemu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Korea Advanced Institute of Science opracowali czujnik umożliwiający mierzenie gęsiej skórki w czasie rzeczywistym.
      By określić, jak duże są wzgórki i jak długo się utrzymują, na skórę nakleja się przezroczysty przewodzący polimer. Urządzenie bazuje na zapisie spadków pojemności elektrycznej, do których dochodzi w wyniku odkształcania się skóry. Elektrodę wykonano z polimeru PEDOT:PSS; wybór był podyktowany tym, że popularne materiały metalowe są zbyt sztywne i łamliwe, by odkształcać się na miękkim substracie.
      Wg autorów artykułu z pisma Applied Physics Letters, wynalazek będzie można wykorzystać do badania zmian emocji. W przyszłości ludzkie emocje będą postrzegane jak inne typowo biometryczne dane, np. temperatura ciała czy ciśnienie krwi - uważa prof. Young Ho-cho. Mimo że trzeba będzie przeprowadzić dodatkowe badania, by skorelować pomiary z konkretnymi stanami emocjonalnymi i że gęsią skórkę wywołają wyłącznie silne reakcje, akademicy i tak przekonują, że technologia posłuży do stworzenia spersonalizowanych reklam lub silniej oddziałującej muzyki.
      Koreańczycy wyjaśniają, że cienki kwadratowy czujnik o boku o długości ok. 2 cm testowano na ręce ochotnika, który trzymał w dłoni kostki lodu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nowa aktywowana światłem powłoka, zabija bakterie takie jak gronkowiec złocisty i Escherichia coli. Twórcami powłoki, która może znacznie zmniejszyć liczbę zakażeń szpitalnych są naukowcy z University College London. Powłokę można zastosować wewnątrz cewników czy rurek wentylacyjnych, które są ważnymi źródłami zakażeń szpitalnych.
      Zakażenia szpitalne to bardzo poważny problem na całym świecie. Ocenia się, że w Polsce nawet 10% pacjentów jest narażonych na zakażenia szpitalne, a bezpośrednie koszty ich leczenia to około 800 milionów złotych rocznie. W UE z powodu zakażeń szpitalnych umiera około 40 000 osób w ciągu roku.
      Zakażenia te najczęściej powodowane są przez Clostridioides difficile, metycylinoopornego gronkowca złocistego (MRSA) oraz E. coli. Teraz z Nature Communications dowiadujemy się o powstaniu powłoki antybakteryjnej, która jest aktywowana światłem o natężeniu zaledwie 300 luksów. Takie światło spotyka się w poczekalniach i innych tego typu pomieszczeniach szpitalnych.
      Opracowanie nowej powłoki oznacza, że można pokryć nią ściany i pozbyć się w ten sposób bakterii. Podobne istniejące dotychczas powłoki wymagały do aktywacji światła o natężeniu 3000 luksów. To bardzo intensywne światło, spotykane na salach operacyjnych.
      Nowa bakteriobójcza powłoka zbudowana jest z niewielkich fragmentów zmodyfikowanego złota zamkniętego w polimerze pokrytym fioletem krystalicznym, który ma właściwości grzybo- i bakteriobójcze.
      Barwniki takie jak fiolet krystaliczny to obiecujący kandydaci do utrzymywania sterylnych powierzchni. Są obecnie szeroko stosowane do odkażania ran. Gdy zostają wystawione na działanie światła wytwarzają reaktywne formy tlenu, które zabijają bakterie uszkadzając ich błony komórkowe i DNA. Połączenie tych barwników z metalami takimi jak złoto, srebro czy tlenek cynku wzmacnia efekt bakteriobójczy, mówi główny autor badań, doktor Gi Byoung Hwang
      Inne powłoki zabijające bakterie wymagają albo zastosowania światła ultrafioletowego, które jest niebezpieczne dla człowieka, albo bardzo intensywnego źródła światła, co nie jest zbyt praktyczne. Zaskoczyło nas, że nasza powłoka skutecznie zwalcza gronkowca złocistego i E. coli w warunkach naturalnego oświetlenia. Jest więc bardzo obiecującym materiałem, który można by stosować w służbie zdrowia, dodaje współautor badań, profesor Ivan Parkin.
      W ramach eksperymentów naukowcy nakładali na nową powłokę oraz na powłokę kontrolną kolonie bakterii w ilości 100 000 sztuk na mililitr. Eksperymenty prowadzono z użyciem gronkowca złocistego oraz E. coli. Porównywano ilość bakterii w ciemności oraz w oświetleniu o intensywności od 200 do 429 luksów.
      Okazało się, że powłoka kontrolna, składająca się z samego polimeru i fioletu krystalicznego nie zabijała bakterii w warunkach naturalnego oświetlenia. Tymczasem powłoka antybakteryjna znacząco wpłynęła na zmniejszenie rozprzestrzeniania się bakterii.
      E. coli była bardziej odporna na jej działanie niż S. aureus. Do znacznej redukcji liczby E. coli doszło po dłuższym czasie. Prawdopodobnie dzieje się tak, gdyż ściana komórkowa E. coli zbudowana jest z podwójnej membrany, a S. aureus z pojedynczej, wyjaśnia doktor Elaine Allan.
      Ku zdumieniu naukowców okazało się, że powłoka antybakteryjna wytwarza nadtlenek wodoru, który wchodzi w skład wody utlenionej. Działa on bezpośrednio na ścianę komórkową, zatem wolniej niszczy bakterie o grubszej ścianie. Obecne w naszej powłoce złoto jest kluczem do powstawania nadtlenku wodoru. Jako, że nasza powłoka wymaga zastosowania znacznie mniejszej ilości złota niż podobne powłoki, jest ona też tańsza, zapewnia kolejny z autorów badań, profesor Asterios Gavriilidis.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na North Carolina State Univeristy powstała nowa technika ochrony elektroniki przed promieniowaniem jonizującym. Jest ona tańsza od istniejących metod, a składnikiem, który zapewnił jej sukces jest... rdza.
      Dzięki naszej technice można albo zatrzymać tyle samo promieniowania co wcześniej, obniżając wagę osłon o 30% lub więcej, albo też zachować zachować wagę osłon, ale zatrzymać o co najmniej 30% więcej promieniowania, mówi współautor badań profesor Rob Hayes.
      Promieniowanie jonizujące może uszkodzić urządzenia elektroniczne lub powodować, że będą nieprawidłowo działały. Dlatego też elektronika narażona na takie promieniowanie, jak na przykład podzespoły pracujące w przestrzeni kosmicznej, jest chroniona specjalnymi osłonami.
      Waga jest bardzo ważnym czynnikiem branym pod uwagę przy projektowaniu urządzeń mających trafić poza Ziemię. Najczęściej w formie osłon wykorzystuje się aluminium, będące kompromisem pomiędzy wagą a poziomem oferowanej ochrony.
      Nowa technika polega na wymieszaniu sproszkowanego tlenku metalu, rdzy, z polimerem i wyprodukowanie z tego osłony. Sproszkowany tlenek metalu zapewnia słabszą osłonę niż sproszkowany metal, jednak jest mniej toksyczny i nie ma tutaj obawy o to, że zaburzy pracę urządzenia, wyjaśnia Hayes. Obliczenia wskazują, że sproszkowany tlenek metalu zapewnia podobną ochronę co tradycyjne osłony. Przy promieniowaniu o niskiej energii proszek taki zmniejsza promieniowanie gamma 300-krotnie i zmniejsza nawet o 225% liczbę uszkodzeń spowodowanych przemieszczeniem atomów w sieci krystalicznej w wyniku kolizji z neutronami, wyjaśnia główny autor badań, Mike DeVanzo.
      Jednocześnie, jakie osłony są lżejsze. Symulacje komputerowe wskazują, że w najgorszym scenariuszu takie rozwiązanie absorbuje o 30% więcej promieniowania co tradycyjna osłona o tej samej wadze, dodaje Hayes. Dodatkowo materiał ten jest tańszy niż czysty metal.
      Z artykułem Ionizing radiation shielding properties of metal oxide impregnated conformal coatings można zapoznać się na łamach Radiation Physics and Chemistry.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...