Degradacja wybranych poliestrów w glebie z udziałem mikroorganizmów

• Autorzy: Bobek B. , Smyłła A. , Rychter P. , Biczak R. , Kowalczuk M.

Warianty tytułu

EN

Microbial degradation of selected polyesters in soil

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obecnie w wielu gałęziach przemysłu niedegradowalne tworzywa sztuczne zastępuje się polimerami przyjaznymi środowisku. Wprowadzenie tych biodegradowalnych materiałów do codziennego użytku pomoże zredukować ilość powstających odpadów stałych, których recykling jest nieopłacalny. Chociaż biodegradowalne polimery są produkowane z myślą o ich kompostowaniu po zużyciu, niestety nie ma możliwości uniknięcia stosowania tzw. niewłaściwych praktyk (zaśmiecania), które prowadzą do powstawania nielegalnych, niekontrolowanych składowisk odpadów. Ponieważ wiadomo, że biopoliestry mogą ulegać degradacji w glebie w obecności szerokiej gamy mikroorganizmów, takich jak: bakterie, promieniowce czy grzyby, istnieje potrzeba badania oddziaływania tych materiałów na środowisko glebowe. Prezentowane wyniki dotyczą testu biodegradacji wybranych poliestrów (alifatyczno-aromatyczny kopolimer tereftalan-butanodiol/adypinian-butanodiol BTA, krystaliczny i amorficzny polilaktyd PLA, ataktyczny poli[(R,S)-3-hydroksymaślan] a-PHB) oraz ich mieszanin w glebie, przygotowanego w formie eksperymentu wazonowego, prowadzonego w warunkach kontrolowanych. Próbki tych poliestrów w postaci żyłek umieszczono w glebie, a następnie w określonych odstępach czasu dokonywano analizy na obecność mikroorganizmów. Zmiany liczebności mikroorganizmów glebowych w testowanych poliestrach wykrywano na różnych podłożach selektywnych: bakterie na podłożach YS, promieniowce na ekstrakcie glebowym i grzyby na podłożu DRBC. Rodzaj i liczebność bakterii rozkładających polimery oznaczano na podłożach zawierających BTA, PLA i a-PHB jako jedyne źródło węgla przy użyciu podłoży selektywnych. Zaobserwowano, że liczebność bakterii zdolnych do tworzenia kolonii zależała od czasu trwania doświadczenia i rodzaju zastosowanych polimerów. Liczebność bakterii obecnych na podłożu zawierającym a-PHB była większa w porównaniu do podłoży z pozostałymi poliestrami. Wśród bakterii zdolnych do rozkładu biopolimerów dominowały Gram-dodatnie laski przetrwalnikujące oraz Gram-ujemne pałeczki.

EN

Nowadays in a lot of industrial branches non-degradable plastics have been replaced by environmental friendly polymers. Introducing these biodegradable materials to human’s daily life help reduce harmful solid waste, which recycling is impractical and uneconomical. Generally, biodegradable polymers are produced to be composted after disposal, however there is no possibility to avoid improper practices dealing to produce illegal, uncontrolled landfill sites. As generally known, that biopolyesters can be degraded in soil by the action of a wide range of microorganisms such as bacteria, actinomycetales, and fungi, there is a big necessity for studying ecotoxicological impact of these materials placed in soil. The present results deals with biodegradation test of selected polyesters (aliphatic-aromatic copolymer (terepthalate-butylene/adipate-butylene, BTA, crystalline and amorphous polylactide PLA, and atactic poly[(R,S)-3-hydroxybutyrate], a-PHB) and their blends incubated in soil, performed under controlled conditions in the pot experiment. Samples of monofilaments prepared from mentioned above polyesters were placed in soil medium and analyzed for microbial activity after specified period of time. The changes of the number of soil microorganism on tested polyesters using a number of different selective media were detected on: YS - for bacteria, soil extract for actinomycetales, DRBC for fungi. Species and number of polymer-degrading microorganisms were estimated on media containing BTA, PLA, and a-PHB as only carbon sources using a number of different selective media. It was found that numbers of all tested culturable microorganisms were dependent upon both on tested polymers and time of experiment. In the presence of polymer BTA, PLA, and a-PHB in medium, more bacteria on a-PHB as only carbon sources, than the other have been noticed. Among bacteria capable of degrading tested polymers Gram-positive sporulated baccili and Gramnegative rods wasdominated.

Słowa kluczowe

PL

biodegradacja; degradacja z udziałem mikroorganizmów; poliestry biodegradowalne

EN

biodegradation; microbial degradation; biodegradable polyesters

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 3, No. 1
• Strony: 51--57
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Bobek B.

• Instytut Chemii i Ochrony Środowiska, Akademia im. Jana Długosza, al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Smyłła A.

• Instytut Chemii i Ochrony Środowiska, Akademia im. Jana Długosza, al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Rychter P.

• Instytut Chemii i Ochrony Środowiska, Akademia im. Jana Długosza, al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Biczak R.

• Instytut Chemii i Ochrony Środowiska, Akademia im. Jana Długosza, al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa

autor

Kowalczuk M.

• Instytut Chemii i Ochrony Środowiska, Akademia im. Jana Długosza, al. Armii Krajowej 13/15, 42-200 Częstochowa
• Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych, Polska Akademia Nauk, ul. M. Curie-Skłodowskiej 34, 41-819 Zabrze

Bibliografia

• [1] Chiellini E., Cinelli P., D’Antone S. i Ilieva V., Environmentally degradable polymeric materials (EDPM) in agricultural applications - an overview. Polimery 2002, 47(7-8), 538-544.
• [2] Mucha M.: Polimery a ekologia. Wyd. Polit. Łódzkiej, Łódź 2002.
• [3] Savenkowa L., Gercberga Z., Nikolaeva V., Dzene A., Bibers I. i Kalnin M.: Mechanical properties and biodegradation characteristics of PHB-based films. Process Biochem., 2000, 35, 573-579.
• [4] Pielichowski J. i Puszyński A.: Technologia tworzyw sztucznych. WNT, Warszawa 2003.
• [5] Tan F.T., Cooper D.G., Maric M. i Nicell J.A.: Biodegradation of a synthetic co-polyester by aerobic mesophilic microorganisms. Polymer Degradat. Stabil., 2008, 93, 1479-1485.
• [6] Badura L. i Smyłła A.: Wybrane metody izolowania promieniowców z gleby. Polskie Towarzystwo Gleboznawcze, Warszawa 1979.
• [7] Atlas R.M.: Microbiological Media. CRS Press. Boca Raton, New York 1997.
• [8] Taylor J.P., Wilson B., Mills M.S. i Burns R.G.: Comparison of microbial numbers and enzymatic activities in surface soils and subsoils using various techniques. Soil Biol. Biochem., 2002, 34, 387-401.
• [9] Ishigaki T., Sugano W., Nakanishi A., Tateda M., Ike M. i Fujita M.: The degradability of biodegradable plastics in aerobic and anaerobic waste landfill model reactors. Chemosphere, 2004, 54, 225-233.
• [10] Griffits B., Ritz K., Ebblewhite N. i Dobson G.: Soil microbial community structure: Effects of substrate loading rates. Soil Biol. Biochem., 1999, 31, 145-153.
• [11] Wang Y.-W., Mo W., Yao H., Wu Q., Chen J. i Chen G.-Q.: Polymer Degradat. Stabil., 2004, 85, 815-821.
• [12] Tomita K., Tsuji H., Nakajima T., Kikuchi Y., Ikarashi K. i Kieda N.: Degradation of poly(D-lactic acid) bya thermophile. Polymer Degradat. Stabil., 2003, 81, 167-171.
• [13] Tomita K., Nakajima T., Kikuchi Y. i Miwa N.: Degradation of poly(L-lactic acid) by a newly isolated thermophile. Polymer Degradat. Stabil., 2004, 84, 433-438.
• [14] Itavaara M., Karjomaa S. i Selin J-F.: Biodegradation of polylactide in aerobic and anaerobic thermophilic conditions. Chemosphere, 2002, 46, 879-885.