Study of the biodegradability of polylactide fibers in wastewater treatment processes

• Autorzy: Rom M. , Fabia J. , Grübel K. , Sarna E. , Graczyk T. , Janicki J.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2017.834

Warianty tytułu

PL

Badanie możliwości biodegradacji włókien polilaktydowych w procesach oczyszczania ścieków

• Konferencja: International Conference “X-Ray investigations of polymer structure” (10 ; 06–09.12.2016 ; Ustroń, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this research was to study what happens to polylactide (PLA) fibers when they are released to wastewater systems. Samples of PLA fibers were immersed in activated sludge and subjected to typical activated sludge treatment in mesophilic (36 °C) and thermophilic (56 °C) conditions for up to 4 weeks. The characteristics of the surface and cross-sections of PLA fibers were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), showing the settlement of the microorganisms on the surface of PLA fibers immersed in sludge and also the erosion of the material with time. Differential scanning calorimetry (DSC) analysis provided information on small changes in the crystalline structure of PLA fibers, and the results of tensile tests proved only partial degradation of PLA material treated in the activated sludge system during the processing time. The study confirmed that the standard processing of wastewater in the activated sludge system, in both mesophilic and thermophilic variants, is insufficient for the biodegradation of PLA. Therefore, PLA microplastics can be released from wastewater treatment plants.

PL

Zbadano oddziaływanie osadu czynnego w procesach przebiegających w oczyszczalni ścieków na włókna polilaktydowe (PLA) uwolnione z wyrobów włókienniczych. Próbki włókien PLA umieszczano w osadzie ściekowym i poddawano klasycznemu procesowi oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego, w procesie mezofilowym (36 °C) oraz termofilowym (56 °C), w ciągu 4 tygodni. Powierzchnię i przekrój poprzeczny włókien charakteryzowano z zastosowaniem skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Wykazano zasiedlenie mikroorganizmami powierzchni włókien inkubowanych w osadzie czynnym oraz stopniową erozję badanego materiału. Na podstawie wyników badań metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) stwierdzono nieznaczne zmiany w strukturze krystalicznej włókien PLA, natomiast badania wytrzymałościowe potwierdziły częściową degradację włókien poddanych działaniu osadu ściekowego. Dowiedziono, że standardowe procesy oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego, zarówno w wersji mezofilowej, jak i termofilowej, nie powodują biodegradacji PLA, dlatego też polilaktydowe mikrocząstki mogą być uwalniane z osadu ściekowego.

Słowa kluczowe

EN

polylactide; wastewater treatment; microplastics; fibers

PL

polilaktyd; oczyszczanie ścieków; mikrocząstki polilaktydu; włókna

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 62, nr 11-12
• Strony: 834--840
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Rom M.

• University of Bielsko-Biala, Institute of Textile Engineering and Polymer Materials, Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, Poland

autor

Fabia J.

• University of Bielsko-Biala, Institute of Textile Engineering and Polymer Materials, Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, Poland

autor

Grübel K.

• University of Bielsko-Biala, Institute of Environmental Protection and Engineering, Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, Poland

autor

Sarna E.

• University of Bielsko-Biala, Institute of Textile Engineering and Polymer Materials, Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, Poland

autor

Graczyk T.

• University of Bielsko-Biala, Institute of Textile Engineering and Polymer Materials, Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, Poland

autor

Janicki J.

• University of Bielsko-Biala, Institute of Textile Engineering and Polymer Materials, Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, Poland

Bibliografia

• [1] “Proceedings of the International Research Workshop on the Occurrence, Effects and Fate of Microplastic Marine Debris” (Eds Arthur C., Baker J., Bamford H.), September 9–11, 2008, NOAA Technical Memorandum NOS-OR&R-30. www.MarineDebris.noaa.gov
• [2] Vianello A., Boldrin A., Guerriero P. et al.: Estuarine, Coastal and Shelf Science 2013, 130, 54. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecss.2013.03.022
• [3] Dekiff J.H., Remy D., Klasmeier J., Fries E.: Environmental Pollution 2014, 186, 248. http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2013.11.019
• [4] Rochman C.M., Hoh E., Hentschel B.T., Kaye S.: Environmental Science and Technology 2013, 47, 1646. http://dx.doi.org/10.1021/es303700s
• [5] Bakir A., Rowland S.J., Thompson R.C.: Marine Pollution Bulletin 2012, 64, 2782. http://dx.doi.org/10.1016/j.marpolbul.2012.09.010
• [6] Ugolini A., Ungherese G., Ciofini M. et al.: Estuarine, Coastal and Shelf Science 2013, 129, 19. http://dx.doi.org/10.1016/j.ecss.2013.05.026
• [7] Farrell P., Nelson K.: Environmental Pollution 2013, 177, 1. http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2013.01.046
• [8] Lusher A.L., McHugh M., Thompson R.C.: Marine Pollution Bulletin 2013, 67, 94. http://dx.doi.org/10.1016/j.marpolbul.2012.11.028
• [9] Fang J., Niu H.T., Lin T., Wang X.G.: Chinese Science Bulletin 2008, 53, 2265. http://dx.doi.org/10.1007/s11434-008-0319-0
• [10] Avinc O., Khoddami A.: Fibre Chemistry 2010, 42, 68. http://dx.doi.org/10.1007/s10692-010-9226-7
• [11] Radjabian M., Kish M.H., Mohammadi N.: Journal of Polymer Research 2012, 19, 9870. http://dx.doi.org/10.1007/s10965-012-9870-0
• [12] Lee S.H., Kim I.Y., Song W.S.: Macromolecular Research 2014, 22, 657. http://dx.doi.org/10.1007/s13233-014-2107-9
• [13] Perepelkin K.E.: Fibre Chemistry 2002, 34, 85. http://dx.doi.org/10.1023/A:1016359925976
• [14] Wang F., Guo G.P., Ma Q.Y. et al.: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2013, 113, 1113. http://dx.doi.org/10.1007/s10973-013-3221-1
• [15] Müller P., Imre B., Bere J. et al.: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2015, 122, 1423. http://dx.doi.org/10.1007/s10973-015-4831-6
• [16] Maeda Y.: Journal of Thermal Analysis and Calorimetry 2002, 70, 669. http://dx.doi.org/10.1023/A:1022279414256
• [17] Tokiwa Y., Jarerat A.: Biotechnology Letters 2004, 26, 771. http://dx.doi.org/10.1023/B:BILE.0000025927.31028.e3
• [18] Luckachan G.E., Pillai C.K.S.: Journal of Polymers and the Environment 2011, 19, 637. http://dx.doi.org/10.1007/s10924-011-0317-1
• [19] Tchobanoglous G., Burton F.L., Tsuchihashi R., Stensel H.D.: “Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery (5th edition)”, Metcalf & Eddy, Inc., 2013, ISBN-10:0073401188.
• [20] Sánchez-Monedero M.A., Aguilar M.I., Fenoll R., Roig A.: Water Research 2008, 42, 3739. http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2008.06.028
• [21] Chan Y.J., Chong M.F., Law C.L., Hassell D.G.: Chemical Engineering Journal 2009, 155, 1. http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2009.06.041
• [22] Zhang X., Espiritu M., Bilyk A., Kurniawan L.: Polymer Degradation and Stability 2008, 93, 1964. http://dx.doi.org/10.1016 /j.polymdegrad-stab.2008.06.007