|
|
Biodegradabilní plasty
Schifferová, Zuzana ; Jan, Vít (oponent) ; Molliková, Eva (vedoucí práce)
Cílem práce je pojednat o vlastním procesu biodegradace biodegradabilních plastů včetně faktorů, které její průběh ovlivňují. Zároveň uvádí některé druhy těchto plastů a jejich vlastnosti. Nakonec pojednává o způsobech využití jejich odpadu a jejich ekologický dopad.
|
|
|
Vliv vybraných činidel na krystalizační schopnost polylaktidu
Kurakin, Yuriy ; Přikryl, Radek (oponent) ; Bálková, Radka (vedoucí práce)
V práci byl studován vliv sedmi činidel na krystalizační schopnost polylaktidu (PLA), index toku taveniny (MVR) a mechanické vlastnosti v tahu. Testované byly lisované destičky o tloušťce 0,8 mm. Vybraná činidla přidaná v množství 0,5 a 1,0 % byla tato: mastek, benzoát sodný, směsi organických solí s amorfním SiO2 a stearátem zinečnatým, kovová sůl, fosfátová sůl, a draselná sůl 5-dimethylsulfoisoftalátu (LAK–301 – nukleační činidlo vyvinuté pro PLA). Provedena byla neizotermická krystalizační měření při různých rychlostech chlazení (0,3; 0,5; 0,7; 1,0 a 1,5 °C). Všechna činidla zvýšila MVR PLA kromě mastku; největší navýšení (9krát a 24krát) bylo přídavkem kovové soli. Činidla zásadně nezměnila mechanické vlastnosti. Všechny vzorky byly spíše křehké (nejkřehčí s LAK–301), modul pružnosti byl pro všechny vzorky kolem 1,2 GPa, pevnost PLA nejvíce vzrostla přídavkem 1 % mastku (o 12 %) a tažnost při přetržení zvýšila organická sůl s SiO2. Všechny vzorky s obsahem činidel 1 % byly amorfní (krystalický podíl nepřesáhl 2 %). Přídavek činidel tedy nepodpořil krystalizační proces během rychlého chlazení a to ani v případě činidla LAK–301. Toto ale působilo jako výborné nukleační činidlo při pomalých rychlostech chlazení (1,5 °C/min a nižší). Nukleační aktivita činidel klesala v tomto pořadí: LAK–301, organická sůl se stearátem zinečnatým, mastek, organická sůl modifikovaná amorfním SiO2 a fosfátová sůl. Vzorky s benzoátem sodným a kovovou solí krystalizovaly při chlazení ve více krocích a k vyhodnocení nukleační aktivity nebylo možné použít metodu dle Dobreva a Gutzow.
|
|
|
Studium elektrických vlastností tranzistorů na bázi iontových kapalin
Blahut, Jan ; Pospíšil, Jan (oponent) ; Zmeškal, Oldřich (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na přípravu organických elektrochemických tranzistorů a následnou charakterizaci elektrických vlastností takovýchto systémů. Pro přípravu byly využity dva typy elektrodových systémů – skleněné substráty s napařeným oxidem india a cínu a substráty z polymléčné kyseliny s příměsí uhlíkových sazí. Pro tvorbu PEDOTového kanálu byly otestovány tři metody. Materiálový tisk, rotační nanášení vrstev a manuální nanášení. Z měření vyplynulo, že napětí přikládané na řídící elektrodu nemá vliv na spínání tranzistoru. Hlavní roli zde hraje velikost a polarita proudu procházejícího zdrojovou a odtokovou elektrodou.
|
|
|
Biodegradace polyesterů a dalších polymerů v prostředí půdy a kompostu
Papala, František ; Smilek, Jiří (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce studuje biodegradaci polyhydroxybutyrátu (PHB) a polyesteru kyseliny mléčné (PLA) v prostředí půdy a kompostu. Experimentální část se zaobírá rozdíly degradace mezi prostředími a vlivem degradovaných polymerů na samotné prostředí. Testy odhalily, že především vyšší teplota a popřípadě vyšší vlhkost prostředí mají velký vliv na rychlost biodegradace. V prostředí kompostu došlo k viditelnému úbytku všech polymerů, zatímco polymery v prostředí půdy nevykazovaly viditelnou změnu a ani hmotnostní úbytek v 8. týdnu experimentu. Přestože snímky z SEM prokázaly pomalou mikrobiální degradaci PHB v prostředí půdy, ani u jednoho ze vzorků PLA toto k vidění nebylo. Což by naznačovalo abiotickou degradaci PLA. Germinační a ani růstový test, které využily připravené komposty přetížené testovanými polymery jako substrát, respektive hnojivo, nevykazovaly ve většině případů signifikantní rozdíly mezi jednotlivými rostlinami napříč substráty. Díky tomu můžeme předpokládat, že polymery a ani jejich degradační produkty vznikající v rámci procesu kompostování nejsou fytotoxické.
|
|
|
Kinetika neizotermické krystalizace polylaktidu s přídavkem vybraných činidel
Červený, Ľuboš ; Tocháček, Jiří (oponent) ; Bálková, Radka (vedoucí práce)
Cílem předložené diplomové práce je studium kinetiky neizotermické krystalizace polylaktidu (PLA) s vybranými činidly (1 %) a pozorování vznikající krystalické struktury pod polarizačním optickým mikroskopem. Činidly byl mastek, směs organických solí s přídavkem amorfního SiO2 (HPN 68L) a stearátu zinečnatého (HPN 20E) a LAK-301 (draselná sůl 5-dimetylsulfoisoftalátu), který představuje nukleační činidlo vyvinuté pro PLA. Jako reference sloužila matrice PLA. Neizotermická krystalizace probíhala na diferenčním kompenzačním kalorimetru při rychlostech chlazení () 0,3; 0,5; 0,7; 1; 1,5; 2 °C/min. Krystalický podíl (Xc) PLA byl po neizotermické krystalizaci vyhodnocený z rentgenové difrakční analýzy a nadmolekulární struktura byla po chemickém degradativním leptu zobrazena pomocí konfokálního laserového rastrovacího mikroskopu. Metodou Jeziorny a Mo byla vyhodnocena kinetika krystalizace a dle metody Friedmann byla stanovena aktivační energie krystalizace. Všechny připravené materiály byly amorfní (Xc 40 % pro do 1,5 °C/min). U činidla LAK-301 však Xc klesl na 30 % již při = 2 °C/min a lze předpokládat, že s rostoucí bude jeho nukleační aktivita klesat. U všech vzorků byla pozorována sférolitická struktura PLA, ovšem počet a velikost sférolitů klesal s rostoucí a vzhled se měnil dle typu činidla. Oba kinetické modely se ukázaly jako nevhodné pro materiály s nízkým Xc a pro nejvyšší , protože zde se již rychlost krystalizace neměnila, byť Xc klesal. Metodou Jeziorny bylo možné vyhodnotit kinetiku pouze pro relativní krystalinitu Xt = 29–50 % a u metody Mo nebylo možné vyhodnotit data pro nejvyšší u vzorků matrice PLA a vzorku s HPN 68L. Nejnižší aktivační energii vykázal vzorek s LAK-301 a HPN 68L.
|
|
|
Composting of biodegradable polymers
Hollá, Tereza ; Smilek, Jiří (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
This master’s thesis deals with the study of composting of polyhydroxybutyrate (PHB) and polylactic acid (PLA). The experimental part focuses on the composting test based on the IS/ISO 20200 standard, in which biopolymers were degraded within 8 weeks. The advantage of the composting test was the unique use of bags for polymer granules, which simplified the handling of samples. The placement of the polymers ensured an even load of compost, which simulated the landfill environment, which also made this experiment exceptional. The use of different methods of analysis ensured the investigation of the influence of compost on the degradation of polymers, but also the influence of polymers on the compost microbiome. In the compost environment all of the studied polymers degraded. After 8 weeks the weight loss of approximately 40 % was detected in PHB. Amorphous PLA degraded completely in the 5th week of experiment, while semicrystalline PLA lost approximately 70 % of its weight in 8 weeks. Using SEM images and SEC analysis, we conclude that PHB degradation was predominantly biological. Degradation of PLA samples was found to be predominantly abiotic. Analysis of compost samples revealed that the enzymatic activity of esterases increased in composts with polymers compared to compost without polymers. The effect of polymers on the microbiome in compost was analyzed using Biolog EcoPlates™. Compost with PHB showed a high ability to adapt to various substrates and microbiome expanded during composting. In the case of a sample with semicrystalline PLA, it was found that in the last week of composting, the ability of microorganisms to adapt and use substrates decreased, which indicates a possible negative effect of this polymer on compost development.
|
|
|
Biodegradace bioplastů v prostředí kompostu
Vodička, Juraj ; Kovalčík, Adriána (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předmětem této diplomové práce je studium biodegradace polyhydroxybutyrátu (PHB) a polyesteru kyseliny mléčné (PLA). Teoretická část práce pojednává o původu studovaných biopolyesterů, jejich vlastnostech a využití, a také enzymologii jejich biodegradace. Experimentální část práce je zaměřena na biodegradaci těchto polymerů v submerzním mediu využitím termofilních kmenů a na kompostování těchto bioplastů. Ze šesti použitých kmenů termofilních bakterií projevil významnou PHB-biodegradační aktivitu pouze jeden – kmen Schlegelella thermodepolymerans. Rezistenci vůči submerzní degradaci vykazovala amorfní i semi-krystalická forma PLA. V prostředí kompostu docházelo především k rozpadu obou forem PLA, proto byl dedukován primárně abiotický mechanizmus degradace. Během 4 týdnů kompostování došlo ke ztrátě hmotnosti amorfního PLA o 99 % a semi-krystalického PLA o 63 hmot. %. Hmotnostní úbytek PHB po stejné době kompostování dosahoval 36 %, navíc bylo pozorováno snížení molekulové hmotnosti na zhruba polovinu hodnoty využitím SEC. Pro tento polymer byl potvrzen mechanizmus biodegradace formou povrchové enzymatické eroze využitím SEM. Monitoring aktivity esteráz, lipáz a proteáz během celého experimentu neprokázal statisticky významné ovlivnění kompostu přítomností biopolymerů.
|
|
|
Study on biotechnological potential of thermophilic gram-positive bacterium Brevibacillus sp. Bz
Filimonova, Anastasiia ; Obruča, Stanislav (oponent) ; Pernicová, Iva (vedoucí práce)
The subject of the Master’s theses is to study the biotechnological potential of the thermophilic Gram-positive bacterium Brevibacillus borstelensis BZ. The theoretical part contains a general characterization of thermophilic organisms and their derived thermozymes, and describes their adaptive molecular mechanisms in protein thermostability. The final part of the theoretical part focuses on biodegradation of waste substrates, biobased and fossil-based polymers. The first experimental part deals with the production of hydrolytic enzymes on various original sources and waste substrates. Brevibacillus borstelensis BZ is reputed to be a highly promising source of thermostable enzymes, namely xylanases and cellulases, due to its high enzymatic production on original sources. Secondly, the strain BZ was capable of producing a thermostable hydrolytic enzyme on waste substrates. On these substrates, a selected strain preferably produces xylanases. As a consequence, thermostable xylanase has gained a special attention, and, subsequently, it was assayed for the identification of its optimal pH and temperature. The final part of the experimental work discovers the biodegradation capacity of Brevibacillus borstelensis BZ toward selected biobased and fossil-based polymers. The strain BZ provided new insight into biodegradation of polyethylene terephthalate (PET), amorphous fraction of polylactic acid (PLA), semicrystalline PLA, and polyhydroxyalkanoates (PHA). Scanning electron microscope (SEM) observations confirmed an occurrence of roughness surface, the presence of grooves, and an utter penetration of the bacterium through the PET film. Regarding biobased polymers, PHA granules treated with the strain BZ were completely degraded. By studying the surface morphology of both types of PLA, the results indicated a clear deterioration of the structure and the presence of pits and cracks on the surfaces.
|
|
|
Využití termofilních bakterií k biodegradaci syntetických a přírodních polymerů
Csölle, Eduard ; Sedlář, Karel (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá využitím termofilní bakterie Schlegelella thermodepolymerans k biodegradaci vybraných polymerů, mezi které patří poly(3-hydroxybutyrát) (PHB), polyester kyseliny mléčné (PLA) a poly(butylen adipát-co-tereftalát) (PBAT). V teoretické části práce jsou přiblíženy vlastnosti a původ těchto bioplastů, charakteristika studovaných bakterií a celkový průběh biodegradačního procesu. Experimentální část je zaměřena na dvacetidenní kultivaci tří testovaných kmenů v přítomnosti zmíněných polymerů a následné zhodnocení míry degradace těchto materiálů. Největší nárůst biomasy byl pomocí spektrofotometrie pozorován u kmene DSM 15344 při kultivaci na PHB. Díky slepým vzorkům (bez polymerů) bylo prokázáno, že pro významnější růst musely bakterie opravdu utilizovat přítomné polymery. Gravimetrická analýza obsahu biomasy potvrdila, že nejvhodnějším substrátem pro kultivaci byl PHB. Největší hmotnostní ztráty byly zaznamenány u PHB a pohybovaly se v rámci všech tří kmenů okolo 30 %. U kmene LMG 21645 činil úbytek téměř 33 %. Hmotnostní ztráty PLA a PBAT dosahovaly znatelně nižších hodnot. Přesto byl pomocí SEC-MALS zaznamenán nejvýraznější pokles molekulové hmotnosti právě u PLA, a to asi 80 % u kmene DSM 15264. Analýza povrchu polymerů využitím SEM potvrdila, že biodegradace PHB probíhá formou povrchové enzymatické eroze. Naopak u vzorků PLA a PBAT se biodegradace neprokázala.
|
|
|
Biodegradace 3D tištěných kompozitů na bázi poly(3-hydroxybutyrátu)
Gazdová, Nikol ; Menčík, Přemysl (oponent) ; Melčová, Veronika (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá biodegradací 3D tištěných těles složených z poly(3- hyroxybutyrátu), kyseliny polymléčné, biokeramiky a změkčovadla. Tyto složky byly vybrány pro svou biokompatibilitu a vlastnosti, které by mohly být využity v tkáňovém inženýrství jako dočasná, vstřebatelná náhrada kostní tkáně. Hlavním cílem bylo zkoumání vlivu jednotlivých složek těles na samotnou biodegradaci. Biodegradace probíhala při 37 °C v roztoku simulující iontovou koncetraci krevní plazmy. Vzorky byly postupně vytahovány v měsíčních intervalech po dobu pěti měsíců. Pro vyhodnocení výsledků byly použity 2 metody – změna hmotnosti a zkouška v tlaku, kde byla vyhodnocována pevnost jednotlivých těles. Z vyhodnocení dat nešlo dojít k jednotnému výsledku, která látka nejvíc ovlivňuje biodegradaci, protože vždy záleželo i na poměru látek ostatních. Pro zkoumaní vlivu poly(3-hydroxybutyrátu) a kyseliny polymléčné na rychlost biodegradace byly porovnávány směsi RP9, RP10 a RP15. Ukázalo, že vyšší zastoupení kyseliny polymléčné a nižší zastoupení poly(3-hydroxybutyrátu) výrazně pozitivně ovlivňuje rychlost biodegradace, jelikož rozdíl mezi poklesem hmotnosti pro směs RP9 s nejvyšším zastoupením poly(3-hydroxybutyrátu) a RP10 s nejvyšším zastoupením kyseliny polymléčné činil 8,37 % pro plné tělesa a 4,13 % pro tělesa porézní. U pevnosti to pak byl rozdíl o 73,32 % pro plné a 73,65 % pro porézní těleso. Při pozorování vlivu obsahu biokeramiky na směsích RP11, RP12 a RP15, jsme došli k závěru, že tento vliv je na rychlost biodegradace téměř zanedbatelný rozdíl poklesu hmotnosti mezi směsí RP11 s nejnižším obsahem biokeramiky a RP12 s nejvyšším zastoupením biokeramiky činil pouze 1,68 % pro plné tělesa a 0,99 % pro tělesa porézní, naopak směs RP15 se vykazovala nevyšší mírou biodegradace, přestože má střední hodnotu biokeramiky ve směsi. Pro mechanické vlastnosti to pak činí rozdíl o 10,4 % pro plné a 7,57 % u porézních těles. Při porovnání vlivu změkčovadla u směsí RP13, RP14 a RP15 byl zaznamenán vliv spíše na pokles pevnosti, kdy rozdíl v poklesu pevnosti u směsi RP13 s nejnižším obsahem změkčovadla a RP14 s nejvyšším obsahem změkčovadla byl rozdílný o 20,3 % pro plné a 18,16 % pro porézní těleso. Pokles hmotnosti pak byl rozdílný o 4,1 % pro plné a 0,83 % pro porézní tělěso. Jako důležitým faktorem pro rychlost biodegradace se nakonec stala biokeramika od rozdílných firem. Nejlépe se biodegradoval hydroxyapatit od firmy Applichem a nejhůře zase hydroxyapatit od firmy CN Lab. Rozdíl na pokles hmotnosti činil 17,35 % pro plné a 5,93 % pro porézní těleso. Úbytek pevnosti pak byl rozdílný o 55,6 % pro plné těleso a o 33,38 % pro porézní těleso.
|
host ::
RSS.