研究背景:
可生物降解聚合物有望成为解决生物抗性的合成聚合物废弃物造成环境污染的替代材料。众所周知,生物合成和化学合成的脂肪族聚酯可在土壤、堆肥和活性污泥中生物降解,但在海洋中生物降解的报道并不多,有些人对其在海洋中的有效生物降解提出了质疑。关于海洋生物降解行为,还有很多未知和未确定的因素。
研究内容:
本文通过实验室和现场试验研究了各种聚酯在海水中的生物降解,阐明了一些影响生物降解的因素。研究了脂肪族聚酯(如PCL、PBSA和P3HB)在海水中的生物降解性能,进行了海水中的BOD测试和现场测试。对于BOD测试,考察了潮汐、海水的保存、采样地点、微生物种群和海水温度等几个因素。
主要研究结果:
1、(a) P3HB和PHBHH的生物降解BOD曲线。a) P3HB, b) PHBHH (HH,11%), c) PHBHH (HH, 6%), (b) 长期BOD测试的生物降解结果。d) PHBHH (HH 11%), e) PCL, f) PLLA。
2、基于PHBH和P3HB薄膜在大阪港和三崎町谷川港的海水浸泡试验6周重量损失的生物降解。
3、PHBHH薄膜浸入大阪港海水中。a) 2周,b) 4周,和 c) 6周。
4、在大阪港和三崎町谷川港进行为期6周的合成聚酯海水浸泡失重生物降解试验。
5、浸入大阪港海水的PBAT和PBSA薄膜。a) 2周,b) 4周,和 c) 6周。
研究结论:
生物合成的P3HB和PHBHH通过BOD方法显示出快速的生物降解。至于合成聚酯,PCL的降解速度也很快。然而,在土壤中流行的可生物降解聚合物PBSA并不在海水中进行生物降解。PBS和PBAT显示出非常缓慢的生物降解。溶剂流延薄膜浸入1.5m深的海水中,4周后,P3HB薄膜的重量损失约为90%。相反,通过BOD法测得4 周的生物降解率约为50%。与BOD结果相反,合成聚酯在现场测试中也显示出明显的重量损失。
参考文献:
Biodegradation in seawater of aliphatic polyesters, DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2019.06.006.