פיתוח ויישום של פלסטיק פולימרי מתכלה, פלסטיק מתכלה הוא סוג של סוג חדש עם פונקציה של פירוק של חומרים פולימריים, בתהליך השימוש, זה קשור לאותו סוג של פלסטיק נפוץ עם התאמת הבריאות וביצועי היישום הרלוונטיים, וכן לאחר תפקודו המלא, החומר יכול להתפרק במהירות בתנאי הסביבה הטבעית להיות קל לתת לו שברי סביבה או לכתוש, ועם חלוף הזמן פירוק נוסף הופכים בסופו של דבר למוצרי חמצון (CO2 ומים), חוזרים לטבע.
פיתוח ויישום של מתכלה ביולוגיתפלסטיק פולימרי, פלסטיק מתכלה הוא סוג של סוג חדש עם פונקציה של פירוק של חומרים פולימריים, בתהליך השימוש, זה קשור לאותו סוג של פלסטיק נפוץ עם הבריאות המתאימה וביצועי היישום הרלוונטיים, ולאחר הפונקציה המלאה שלו, החומר יכול להתפרק במהירות בתנאי הסביבה הטבעית להיות קל לתת לשברי סביבה או לכתוש, ועם חלוף הזמן הפירוק נוסף הופכים בסופו של דבר למוצרי חמצון (CO2 ומים), חוזרים לטבע.
בהתבסס על הזיהום הסביבתי הנגרם מפסולת פלסטיק, כמו גם הדרישה להגנת הסביבה ולצרכים אנושיים, דחוף ללמוד חומרים פולימריים מתכלים.בזמן מסוים ובתנאים סביבתיים מסוימים, המבנה הכימי של פלסטיק מתכלה ישתנה.לפי הסיבות לשינויים במבנה הכימי שלו, ניתן לחלק את הפלסטיק המתכלה לשתי קטגוריות: פלסטיק מתכלה ופלסטיק מתכלה.
1. מנגנון פירוק של פלסטיק מתכלה
באופן כללי, פלסטיק מתכלה מתייחס לסוג של פלסטיק שניתן לפרק למולקולות קטנות באמצעות פעולת מיקרואורגניזמים באדמה או בקרינת שמש. עליו לעמוד בדרישות השימוש במוצרים וקל לעיבוד על בסיס של תכונות מתכלות.אופי הפעולה של אור השמש על חומרים פולימריים הוא ההשפעה המקיפה של אור אולטרה סגול באור השמש וחמצן באוויר, ולכן זה נקרא גם פירוק פוטואוקסידציה.קח פוליאולפין כדוגמה כדי להסביר את המנגנון של פירוק פוטואוקסידציה.למעשה, פוטואוקסידציה גורמת לשבירת שרשרת או להצלבה של פולימרים, ובתהליך זה נוצרות כמה קבוצות פונקציונליות המכילות חמצן, כגון חומצות קרבוקסיליות, פרוקסידים, קטונים ואלכוהול.שאריות זרז בפולימרים והתחלת קבוצות פרוקסיד וקרבוקסיל המוכנסות במהלך העיבוד הם המקורות העיקריים לפירוק.
תחת פעולתם של מיקרואורגניזמים (בעיקר פטריות, חיידקים או אצות וכו'), פולימרים יכולים להישחק או לעבור חילוף חומרים כדי לגרום לשינויים במבנה הכימי שלהם ולירידה במשקל המולקולרי.ניתן לחלק בעיקר את מנגנון הפעולה לשני מצבים:
(1) פעולה ביופיזית.כלומר, לאחר שחיקת מוצרי פלסטיק על ידי מיקרואורגניזמים, גידול תאים ביולוגיים, מעודדים פירוק פולימרים, יינון או פרוטון, פעולה פיזית זו על הפולימר גרמה לנזק מכני, המשקל המולקולרי הגבוה של הפולימר לשברי אוליגומרים, כדי להשיג את המטרה של השפלה פיזית.
(2) פעולה ביוכימית - פעולה ישירה של אנזימים.מצב זה נגרם משחיקת אנזימים המופרשים על ידי פטריות או חיידקים, מה שמוביל לפיצול או פירוק חמצוני של פלסטיק, וגורם לפיצול או פירוק חמצוני של פולימרים בלתי מסיסים לשברים מסיסים במים, ויוצרים תרכובות מולקולריות קטנות חדשות (CH4, CO2 ו-H2O) עד לפירוק הסופי.
ישנן בדרך כלל שתי השערות לגבי מנגנון הפירוק הביולוגי של חומרים פולימריים המובילים לפירוק ביולוגי.השני הוא חתך פולשני מקצה השרשרת.לכן, המאפיינים המבניים של חומרים, כגון הרכב, מבנה השרשרת הראשית והצדדית, גודל קבוצות הקצה, ונוכחות או העדר התנגדות סטרית מרחבית, הם גורמי המפתח המשפיעים על ביצועי השפלה שלהם.ביניהם, למאפייני השרשרת העיקריים יש השפעה גדולה יותר.אם השרשרת הראשית של הפולימר מכילה קשרים שעוברים הידרוליזה בקלות, הוא יתפרק בקלות.שנית, אם עמוד השדרה גמיש, קצב הפירוק יהיה מהיר יחסית, ואילו אם עמוד השדרה קשיח ומסודר, קצב הפירוק יהיה איטי.
הפירוק הביולוגי של חומרים פולימריים מופחת על ידי הסתעפות והצלבה.לדוגמה, הכנסת קבוצות הידרופוביות בסוף השרשרת המולקולרית של חומצה פולילקטית (PLA) יכולה להפחית את קצב השחיקה בשלב הראשוני של הפירוק.הסיבה לכך היא שבתהליך הפירוק המקורי, השחיקה של PLA תלויה בעיקר במבנה של קצה השרשרת המולקולרית, והוספת קבוצות הידרופוביות מובילה לירידה בקצב השחיקה שלו.בנוסף, כמה חוקרים חקרו את המבנה הכימי של פולימרים ואת המשקל המולקולרי היחסי של חומרים הממלאים תפקיד חשוב בהתפרקותם.
2. פיתוח פלסטיק מתכלה
כיוון הפיתוח של פלסטיק מתכלה בעתיד יכול להיות כדלקמן:
(1) פלסטיק מתכלה הוכן על ידי לימוד מנגנון הפירוק הביולוגי של פולימרים מתכלים, ונלמד ופותח קופולימריזציה בלוקים של פלסטיק מתכלה עם פולימרים רגילים קיימים, פולימרים מיקרוביאליים ופולימרים טבעיים.
(2) לחפש מיקרואורגניזמים שיכולים לייצר פלסטיק פולימרי, לחקור פולימרים חדשים, לנתח את מנגנון הסינתזה שלהם בפירוט, לשפר את התפוקה שלהם באמצעות שיטות קיימות ושיטות הנדסה גנטית, ולחקור שיטות יעילות לטיפוח מיקרואורגניזמים.
(3) לשים לב לבקרת קצב הפירוק, לפתח מקדמי פירוק ומייצבים יעילים כדי לשפר את ביצועי הפירוק הביולוגי של פלסטיק מתכלה, להפחית את העלות שלהם ולהרחיב את היישום בשוק.
(4) לחקור ולבסס הגדרה אחידה של פלסטיק מתכלה, להעשיר ולשפר את שיטת ההערכה של הפירוק הביולוגי, ולהבין עוד יותר את מנגנון הפירוק.
זמן פרסום: 13 באוגוסט 2019