Категории и классификация пластмасс

Биодеградация синтетических и природных пластмасс микроорганизмами

Фатима Альшехрей*

биологический факультет, факультет прикладных наук, Университет Умм Алькура, Мекка, Саудовская Аравия

*автор-корреспондент: comup.fm@hotmail.com

Аннотация: Утилизация пластика является одной из самых больших проблем, стоящих сегодня перед окружающей средой, поскольку огромное количество синтетического пластика остается неразлагаемым. Ряд микроорганизмов обладают способностью разлагать различные виды пластиков в определенных условиях, но из-за твердости этих полимеров и их нерастворимости в воде биологическое разложение является медленным процессом. Природные пластмассы, изготовленные из растительных и животных источников или произведенные рядом микроорганизмов, должны быть введены в производство. Некоторые бактериальные штаммы могут производить и хранить биопластики с использованием источников углерода в подходящих условиях ферментации. Такие биоматериалы называются полигидроксиалканоатами (ПГА) или биологическими полиэфирами. Они безопасны, не имеют токсичных побочных продуктов и легко разлагаются микроорганизмами.

Ключевые слова: биодеградация, синтетический пластик, натуральный пластик, PHA, тесты на биодеградируемость.

Статья для цитирования: Fatimah Alshehrei, “Biodegradation of Synthetic and Natural Plastic by Microorganisms.” Journal of Applied & Environmental Microbiology, vol. 5, no. 1 (2017): 8-19. doi: 10.12691/jaem-5-1-2.

 

Введение

Пластик - это синтетический полимер. Он состоит из углерода, водорода, кремния, кислорода, хлорида и азота. Его получают из различных источников, таких как нефть, уголь и природный газ. Пластмассы широко используются из-за их стабильности и долговечности. Это различные типы полиэтилена (ПЭ), Полиэтилентерефталата (ПЭТ), нейлона, полипропилена (ПП), полистирола (ПС), поливинилхлорида (ПВХ) и полиуретана (ПУР) [1]. Из-за отсутствия эффективных методов безопасной утилизации этих синтетических полимеров они часто накапливаются в окружающей среде, создавая все возрастающую экологическую угрозу для флоры и фауны [2].

В Саудовской Аравии ежегодно производится около 12 миллионов тонн твердых бытовых отходов, состоящих на 40% из органических отходов, на 20% из бумажных отходов и на 12-15% из пластмассовых изделий [3]. Согласно статистике муниципалитета Святой Мекки, за 2014 год было произведено около 82 933 тонн твердых бытовых отходов, 26% из которых составляли пластмассы [4]. На рисунке 1 показаны процентные доли различных видов твердых отходов, произведенных этим муниципалитетом в 2014 году.

Рисунок 1. Процент твердых бытовых отходов в городе Мака по данным отчета муниципалитета Святой Маки (2014)

Из-за наличия пластмасс в муниципальных отходах многие страны не разрешают сжигание этих отходов. Вместо этого пластмассы утилизируются путем открытого, неконтролируемого сжигания и засыпкой землей. Различные проблемы со здоровьем могут возникнуть в результате открытого сжигания этих отходов, которые выделяют загрязняющие вещества в воздух. Кроме того, при сжигании поливинилхлоридных (ПВХ) пластмасс образуются стойкие органические загрязнители, известные как фураны и диоксины, а при сжигании полиэтилена, полиуретана, поливинилхлорида и полистирола образуются токсичные раздражающие продукты, которые приводят к иммунным нарушениям и заболеваниям легких и классифицируются как возможные канцерогены для человека [5].

Пластик может деструктурировать с помощью различных механизмов, таких как химическое, термическое, фотоокисление и биодеградация, все из которых занимают чрезвычайно много времени в зависимости от молекулярной массы полимера, для некоторых типов пластмасс может потребоваться до 1000 лет, чтобы деградировать [6].

Микроорганизмы также могут играть жизненно важную роль в этом процессе, так как более 90 родов бактерий, грибов и актиномицетов обладают способностью разлагать пластик [7]. Как правило, биодеградация пластика микроорганизмами - это очень медленный процесс, и некоторые микроорганизмы не могут деградировать определенные пластмассы [8].

Биоразлагаемые пластмассы - это материалы, предназначенные для разложения в условиях окружающей среды или на муниципальных и промышленных объектах по переработке биологических отходов, и тем самым открывающие путь для новых стратегий обращения с отходами [9]. Некоторые штаммы микроорганизмов могут продуцировать полигидроксиалконаты (ПГА) - биопластик, который безопасен, не токсичен и легко поддается биологическому разложению [10]. Это исследование фокусируется на роли микроорганизмов в биодеградации синтетических и природных пластмассовых полимеров, а также описывает пути биодеградации.

Категории и классификация пластмасс.

Существуют различные типы пластмасс, классифицируемые по их свойствам и химической структуре.

Тепловые свойства.

Исходя из тепловых свойств пластика, пластики можно разделить на две группы: термопластичные и термореактивные полимеры.