Biodegradation of poly(ethylene terephthalate) modified with polyester "Bionolle®" by Penicillium funiculosum

• Autorzy: Nowak B. , Pająk J. , Łabużek S. , Rymarz G. , Talik E.

Warianty tytułu

PL

Biodegradacja poli(tereftalanu etylenu) modyfikowanego poliestrem "Bionolle®" wywołana przez Penicillium funiculosum

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of the study was to determine the degree of biodegradation of poly(ethylene terephthalate) films modified with "Bionolle®" polyester in comparison with films made of neat commercial poly(ethylene terephthalate). After 84-day incubation in the presence of filamentous fungi Penicillium funiculosum or their extracellular hydrolytic enzymes secreted by "Bionolle®" weight loss of the films was measured. The texture of the polymeric samples was observed with a scanning electron microscope. Important chemical changes of polymeric chains were detected by FT-IR and XPS analysis. Significant reduction in quantity of aromatic rings derived from terephthalic acid indicated that decomposition of films by fungi occurred not only due to hydrolytic enzymes but also oxidative ones. Moreover, we observed rather unilateral influence of poly(ethylene terephthalate) on biodegradation: addition of "Bionolle®" didn't accelerate significantly degradation of modified films and - what is more important - the presence of PET inhibited decomposition of easily biodegradable "Bionolle®".

PL

Celem badań było porównanie stopnia biodegradacji folii wykonanych z poli(tereftalanu etylenu) (PET) i z PET modyfikowanego alifatycznym poliestrem "Bionolle®". Prowadzono trwającą 84 dni degradację folii spowodowaną grzybem mikroskopowym Penicillium funiculosum lub wydzielanymi przez niego zewnątrzkomórkowymi enzymami hydrolitycznymi indukowanymi w obecności "Bionolle®". Po tym czasie badano ubytek masy folii (tabela 1), obserwowano w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM) zmiany tekstury kompozycji (rys. 1), a także - metodami FT-IR (rys. 2 i 3) i spektroskopii fotoelektronów (XPS) (tabela 2 i 3 oraz rys. 4-7) zmiany chemiczne polimerów wchodzących w skład badanej kompozycji. Istotne zmniejszenie zawartości pierścieni aromatycznych pochodzących z kwasu tereftalowego w PET świadczyło o tym, że grzyb degradował tworzywo z wykorzystaniem nie tylko enzymów typu hydrolaz, ale także oksydoreduktaz. Dodatek "Bionolle®" nie przyspieszył biodegradacji folii politereftalanowych, a co więcej, obecność PET zahamowała rozkład tego łatwo biodegradowalnego poliestru alifatycznego

Słowa kluczowe

EN

biodegradation; PET/"BionolleŽ" composition; fungi Penicillium funiculosum; enzymes

PL

biodegradacja; kompozycja PET/"BionolleŽ"; grzyb Penicillium funiculosum; enzymy

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 56, nr 1
• Strony: 35--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 47 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Nowak B.

autor

Pająk J.

autor

Łabużek S.

autor

Rymarz G.

autor

Talik E.

• University of Silesia, Faculty of Biology and Erwironmental Protection, Department of Biochemistry, Jagiellońska 28, 40-032 Katowice, Poland.,

Bibliografia

• 1. Ramis X., Cadenato A., Salla J. M., Morancho J. M., Valle’s A., Contat L., Ribes A.: Polym. Degrad. Stab. 2004, 86, 483.
• 2. Central Statistical Office, Poland.
• 3. Kyrikou I., Briassoulis D.: J. Polym. Environ. 2007, 15, 125.
• 4. Lucas N., Bienaime C., Belloy C., Queneudec M., Silvestre F., Nava-Saucedo J.-E.: Chemosphere 2008, 73, 429.
• 5. Jaysekara R., Harding I., Bowater I., Lonergan G.: J. Polym. Environ. 2005, 13, 231.
• 6. Shah A. A., Hasan F., Hameed A., Ahmed S.: Biotechnol. Adv. 2008, 26, 246.
• 7. Schlemmer D., Sales M. J. A., Resck I. S.: Carbohydr. Polym. 2009, 75, 58.
• 8. Ołdak D., Kaczmarek H., Buffeteau T, Sourisseau C.: J. Mater. Sci. 2005, 40, 4189.
• 9. Mikulasova N., Kosikova B., Alexy P., Kacik F., Urgelova E.: World J. Microbiol. Biotechnol. 2001, 17, 601.
• 10. Rosa D. S., Gaboardi F., Guedes C. G. F., Calil M. R.: J. Mater. Sci. 2007, 42, 8093.
• 11. Edge M., Hayes M., Mohammadian M., Allen N. S., Jewitt K., Brems K., Jones K.: Polym. Degrad. Stab. 1991, 32, 131.
• 12. Müller R.-J., Kleeberg I., Deckwer W.-D.: J. Biotechnol. 2001, 86, 87.
• 13. Marten E., Müller R.-J., Deckwer W.-D.: Polym. Degrad. Stab. 2005, 88, 371.
• 14. Nagarajan V., Singh M., Kane H., Khalili M., Bramucci M.: J. Polym. Environ. 2006, 14, 281.
• 15. Nagata M., Kiyotsukuri T., Minami S., Tsutsumi N., Sakai W.: Eur. Polym. J. 1997, 33, 1701.
• 16. Müller R.-J.: Process Biochem. 2006, 41, 2124.
• 17. Araiijo R., Silva C., O’Neill A., Micaelo N., Guebitz G., Scares C. M., Casal M., Cavaco-Paulo A.: J. Biotechnol. 2007, 128, 849.
• 18. Łabużek S., Nowak B., Pająk J.: Pol. J. Environ. Stud. 2004, 1, 59.
• 19. Łabużek S., Nowak B., Pająk J.: Polimery 2006, 51, 27.
• 20. Łabużek S., Nowak B., Pająk J., Rymarz G.: Polimery 2008, 53, 465.
• 21. Kim D. Y., Rhee Y. H.: Appl. Microbiol. Biotechnol. 2003, 61, 300.
• 22. Kim M. N., Lee A. R., Yoon J. S., Chin I. J.: Eur. Polym. J. 2000, 36, 1677.
• 23. Gianfreda L., Rao M. A.: Enzyme Microb. Technol 2004, 35, 339.
• 24. Mancera-Lopez M. E., Esparza-Garcia F., Chavez-Gomez B., Rodriguez-Vazquez R., Saucedo-Castaneda G., Barrera-Cortes J.: Int. Biodeterior. Biodegradation 2008, 61,151.
• 25. Sudhakar M., Doble M., Sriyutha Murthy P., Venkatesan R.: Int. Biodeterior. Biodegradation 2008, 61, 203.
• 26. EN ISO 846 Plastics. Evaluation of the action of microorganisms.
• 27. Oda Y., Asari H., Urakami T., Tonomura K.: J. Ferment. Bioeng. 1995, 80, 265.
• 28. Helisto P., Korpela T.: Enzyme Microb. Technol. 1998, 23, 113.
• 29. Chandra R., Rustgi R.: Prog. Polym. Sci. 1998, 23, 1273.
• 30. Kint D., Munoz-Guerra S.: Polym. Int. 1999, 44, 346.
• 31. Tokiwa Y., Suzuki T.: J. Appl. Polym. Sci. 1981, 26, 441.
• 32. Jun H. S., Kim B. O., Kim Y. C., Chang H. N., Woo S. L: J. Environ. Polym. Degrad. 1994, 2, 9.
• 33. Witt U., Muller R.-J., Deckwer W. D.: J. Environ. Polym. Degrad. 1996, 4, 9.
• 34. Zhu Z., Kelley M. J.: Polymer 2005, 46, 8883.
• 35. Sammon C., Yarwood J., Everall N.: Polym. Degrad. Stab. 2000, 67, 149.
• 36. Holland B. J., Hay J. N.: Polymer 2002, 43, 1835.
• 37. Scherer T. M., Fuller R. C., Lenz R. W., Goodwin S.: Polym. Degrad. Stab. 1999, 64 267.
• 38. Kawai R: J. Environ. Polym. Degrad. 1996, 4, 21.
• 39. Guebitz G. M., Cavaco-Paulo A.: Trends Biotechnol. 2008, 26, 32.
• 40. O’Neill A., Araiijo R., Casal M., Guebitz G., Cavaco-Paulo A.: Enzyme Microb. Technol. 2007, 40, 1801.
• 41. Battistel E., Morra M., Marinetti M.: Appl. Surf. Sci. 2001, 177, 32.
• 42. Shangguan Y.-Y., Wang Y.-W, Wu Q., Chen G.-Q.: Biomaterials 2006, 27, 2349.
• 43. Correa M. C. S., Rezende M. L., Rosa D. S., Agnelli J. A. M., Nascente P. A. P.: Polym. Test. 2008, 27, 447.
• 44. Hsu S., Huang T.: Polym. Degrad. Stab. 2000, 67, 171.
• 45. Ardelean H., Petit S., Laurens P., Marcus P., Arefi-Khonsari E: Appl. Surf. Sci. 2005, 243, 304.
• 46. Nowak B.: „Biologiczna aktywność mikroorganizmów glebowych zaangażowanych w rozkład folii polietylenowych modyfikowanych syntetycznym poliestrem Bionolle”, praca doktorska, Katowice 2006.
• 47. Heumann S., Eberl A., Pobeheim H., Liebminger S., Fischer-Colbrie G., Almansa E., Cavaco-Paulo A., Gübitz G. M. J.: Biochem. Biophys. Methods 2006, 39, 89.