|
|
Biokompozity na bázi polyhydroxybutyrátu pro 3D tisk
Horálek, Matyáš ; Tocháček, Jiří (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
Tématem předkládané diplomové práce je příprava a charakterizace biokompozitního materiálu na bázi poly-3-hydroxybutyrátu. Biokompozitní materiály byly připravovány s ohledem na jejich použití v oblasti 3D tisku. V rámci diplomové práce byla vyvinuta metodika pro hodnocení různých materiálů, jejich vhodnosti pro 3D tisk, termických a mechanických vlastností. V první části této práce byla pozornost zaměřena zejména na sledováni vlivu teploty a procentuálního plnění na vizuální kvalitu tištěného výrobku a dále pak tendence materiálu k warpingu při 3D tisku. Pro vyhodnocení získaných dat byla použita metoda plánovaného experimentu. Bylo prokázáno, že obsah kaolinu a tributyl citrátu má pozitivní účinek na snižování warpingu. Optimalizací receptur biokompozitů bylo dosaženo zvýšení hodnot modulu pružnosti v tahu, tažnosti, meze pevnosti, ale také vrubové i rázové houževnatosti.
|
|
|
Příprava a charakterizace obalových filmů na bázi beta-keratinu
Měšťánková, Zuzana ; Mikulíková, Renata (oponent) ; Kovalčík, Adriána (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá izolací keratinu z odpadního peří a využitím izolovaného keratinu pro přípravu polymerních filmů. Hlavním cílem bylo prostřednictvím hydrolýzy izolovat keratin z drůbežího peří a porovnat výtěžnost různých typů hydrolýz. Nejefektivnější byla hydrolýza s 0,5% hydroxidem sodným s výtěžností 480 g keratinu na 1 kg slepičího peří. Izolovaný keratin byl charakterizován z hlediska struktury, morfologie a termálních vlastností. Porovnání s hmotnostním standardem ukázalo, že aplikované hydrolýzy rozštěpily keratin na makromolekuly menší než 15 kDa. Za pomoci skenovací elektronové mikroskopie bylo stanoveno, že lyofilizované keratinové částice dosahovaly velikosti v řádu desítek µm a měly nepravidelný tvar. Dále byly připraveny kompozitní filmy na bázi izolovaného -keratinu a dalších polymerů. Pomocí termických metod bylo zjištěno, že přídavek keratinu výrazně snížil termální stabilitu kompozitních filmů. Analýzy ukázaly, že nejlepších mechanických vlastností bylo dosaženo u filmů na bázi polyvinyl alkoholu a keratinu. Ku příkladu přídavek 0,25 g keratinu na 1 g polyvinyl alkoholu významně zvýšil hodnotu prodloužení v tahu až o 68,9 %. Dále pak filmy na bázi chitosanu a keratinu měl antibakteriální vlastnosti. Výsledky této diplomové práce dokládají, že z drůbežího peří lze za pomoci alkalické hydrolýzy efektivně izolovat keratin, který může být využit pro přípravu kompozitních filmů s potenciálem pro praktickou aplikaci.
|
|
|
Influence of bioplastics´ biodegradation on soil quality
Paluchová, Natálie ; Doležalová Weissmannová, Helena (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Over the past decade, the society has brought attention to microplastics. They are produced by various industries and spread across the environment. For long time, they were considered inert, without further effect on plants and any other living organisms, however as recent studies found out, they might be a serious threat. Therefore, several researchers, including us, begun to focus on their transport and transformation in the environment. Most of the researchers, however, focus only on their presence in the marine and fresh waters and hence their behaviour in air and soil remains rather unclear. Furthermore, bioplastics has been brought to the media spotlight. They are presented as an ecological alternative to solve all the problems mentioned so far (and more). But what is often forgotten, their main advantage might also be their bottleneck. For that reason, this master's thesis focuses on negative effects associated with the presence of microplastics (specifically poly-(R)-3-hydroxybutyrate bioplastic) in soils as their common receptor. We combined respirometry, elemental analysis, thermogravimetry and enzymatic assays to investigate physico-chemical changes in soil induced by the presence of the bioplastic. Our results showed a negative effect on soil organic matter and water retention in the soil. In this sense, priming effect was widely investigated as acceleration and also retardation of soil organic matter decomposition took place. We registered different influence of selected concentrations of biopolymer on the soil and also the influence of soil properties on the course of degradation. Last but not lest, increased enzymatic activities clearly suggested impact of biopolymer presence on the microbial community. Such findings let us conclude, that biopolymer addition leads to long-term impact on a range of soil ecosystem services.
|
|
|
Využití odpadních banánových slupek pro obalové materiály
Vachta, Jonáš ; Mikulíková, Renata (oponent) ; Kovalčík, Adriána (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá izolací celulózy z odpadních banánových slupek a jejím využitím jako plniva v kompozitních filmech. Cílem bylo připravit bioplast, který by byl vhodnou ekologickou alternativou k tradičním polymerům a měl by potenciál pro aplikaci v obalovém průmyslu. Celulóza byla z banánových slupek izolována za použití kombinace metod alkalické a kyselé hydrolýzy a bělení pomocí chloritanu sodného. Vzorky po izolaci byly charakterizovány infračervenou spektroskopií s Fourierovou transformací (FT-IR) a byla u nich stanovena průměrná velikost částic pozorováním pod mikroskopem. Následně byly připraveny kompozitní filmy za použití agarové a škrobové matrice, glycerolu jako změkčovadla a izolované celulózy jako plniva v různých koncentracích pro posouzení vlivu přídavku celulózy na vlastnosti výsledných bioplastů. Charakterizace připravených bioplastů zahrnovala měření FT-IR, zkoumání povrchu pomocí skenovacího elektronového mikroskopu (SEM) a stanovení mechanických vlastností měřením meze pevnosti, prodloužení při přetržení a Youngova modulu. Bylo zjištěno že přídavek celulózy z banánových slupek má pozitivní vliv na mechanické vlastnosti všech připravených kompozitů na bázi agaru i škrobu, s výjimkou prodloužení při přetržení u agarových filmů, kdy došlo k mírnému poklesu oproti referenčním filmům.
|
|
|
Kompostování bioplastů
Kořínková, Aneta
Závěrečná práce „Kompostování bioplastů“ se zabývá zkoumáním chování různých bioplastových materiálů umístěných do kompostové zakládky v laboratorních podmínkách a následným posouzením fytotoxických vlivů jednotlivých kompostů. Kompostování bylo prováděno na základě modifikované normy ČSN EN 14045 a poznatků z normy ČSN EN 14046. Stanovení chronických fytotoxických vlivů se řídilo upravenou normou ČSN EN 13432 a akutní fytotoxicita byla hodnocena pomocí testu Phytotoxkit. Po ukončení kompostovacího procesu byl pozorován rozklad u vzorku na bázi rostlinného škrobu s certifikací, další dva vzorky bez certifikace, ale označeny jako 100% rozložitelné, nevykazovaly žádné známky rozkladu. Byly zaznamenány různé hodnoty inhibice růstu indikátorového organismu, u testu chronické toxicity v rozmezí 3,4 – 20,9 % a u testu Phytotoxkit dva ze vzorků vykazovaly stimulační účinek. Různé bio-plastové materiály dosahovaly rozdílných výsledků a představují jinou míru případné zátěže pro životní prostředí.
|
|
|
Studium degradačních procesů bioplastů
Fojt, Jakub ; Koutný, Marek (oponent) ; Gregor, Tomáš (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Biodegradabilní bioplasty jsou v současné době vyvíjeny jako ekologičtější náhrada za konvenční plasty, která má najít uplatnění v zemědělství nebo v obalových materiálech. Se vzrůstající produkcí těchto výrobků poroste i pravděpodobnost jejich průniku do životního prostředí. U biodegradabilních materiálů se předpokládá jejich rychlá biodegradace, čímž by měly snižovat množství mikroplastů v životním prostředí. Biodegradabilita je v současné době určována pomocí biodegradačních testů, jejichž parametry jsou definovány velmi obecně a často neodrážejí reálné podmínky, ve kterých se bude bioplast rozkládat v životním prostředí. O osudu a vlivu těchto částic v různých ekosystémech (především v půdě, kde předpokládáme nejvyšší kontaminaci) je toho v současné době známo velmi málo. Proto se tato disertační práci zabývá kritickým zhodnocením biodegradačního testu v půdě dle normy ISO 17556:2012, který doplňuje následným stanovením reziduí bioplastu. K tomuto účelu je zde prezentován vývoj analytické metody ke stanovení mikrobioplastů polyhydroxybutyrátu a polymléčné kyseliny založená na metodách používaných ke stanovení konvenčních mikroplastů. Dále je zde také diskutován vliv mikrobioplastů na půdu se zaměřením na efekty, které mohou představovat problémy v zemědělství. Je zde popsán vliv mikrobioplastů na abiotické (chování půdní vody, struktura půdy) a biotické (změna půdní diverzity, cyklus nutrientů) vlastnosti půdy ihned po jejich vstupu do půdy. Taktéž je zde studován vliv biodegradace a dlouhodobého působení mikrobioplastů na půdní organickou hmotu, obsah nutrientů a půdní mikrobiální diverzitu (popsanou pomocí aktivity 5 hlavních enzymů podílejících se na cyklech uhlíku, dusíku a fosforu). V poslední kapitole jsou pak demonstrované vybrané problémy, se kterými je možné se setkat při aplikaci bioplastových produktů v zemědělství, kdy může dojít k rychlejšímu růstů hub (plísní) přirozeně se vyskytujících v půdě. Výsledkem této disertační práce je širší pohled na problematiku bioplastů v životním prostředí, který může sloužit posouzení vhodnosti aplikace bioplastových produktů současné generace v zemědělství a možného nakládání s bioplastovým odpadem.
|
|
|
Využití odpadních banánových slupek pro obalové materiály
Vachta, Jonáš ; Mikulíková, Renata (oponent) ; Kovalčík, Adriána (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá izolací celulózy z odpadních banánových slupek a jejím využitím jako plniva v kompozitních filmech. Cílem bylo připravit bioplast, který by byl vhodnou ekologickou alternativou k tradičním polymerům a měl by potenciál pro aplikaci v obalovém průmyslu. Celulóza byla z banánových slupek izolována za použití kombinace metod alkalické a kyselé hydrolýzy a bělení pomocí chloritanu sodného. Vzorky po izolaci byly charakterizovány infračervenou spektroskopií s Fourierovou transformací (FT-IR) a byla u nich stanovena průměrná velikost částic pozorováním pod mikroskopem. Následně byly připraveny kompozitní filmy za použití agarové a škrobové matrice, glycerolu jako změkčovadla a izolované celulózy jako plniva v různých koncentracích pro posouzení vlivu přídavku celulózy na vlastnosti výsledných bioplastů. Charakterizace připravených bioplastů zahrnovala měření FT-IR, zkoumání povrchu pomocí skenovacího elektronového mikroskopu (SEM) a stanovení mechanických vlastností měřením meze pevnosti, prodloužení při přetržení a Youngova modulu. Bylo zjištěno že přídavek celulózy z banánových slupek má pozitivní vliv na mechanické vlastnosti všech připravených kompozitů na bázi agaru i škrobu, s výjimkou prodloužení při přetržení u agarových filmů, kdy došlo k mírnému poklesu oproti referenčním filmům.
|
|
|
Příprava a charakterizace obalových filmů na bázi beta-keratinu
Měšťánková, Zuzana ; Mikulíková, Renata (oponent) ; Kovalčík, Adriána (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá izolací keratinu z odpadního peří a využitím izolovaného keratinu pro přípravu polymerních filmů. Hlavním cílem bylo prostřednictvím hydrolýzy izolovat keratin z drůbežího peří a porovnat výtěžnost různých typů hydrolýz. Nejefektivnější byla hydrolýza s 0,5% hydroxidem sodným s výtěžností 480 g keratinu na 1 kg slepičího peří. Izolovaný keratin byl charakterizován z hlediska struktury, morfologie a termálních vlastností. Porovnání s hmotnostním standardem ukázalo, že aplikované hydrolýzy rozštěpily keratin na makromolekuly menší než 15 kDa. Za pomoci skenovací elektronové mikroskopie bylo stanoveno, že lyofilizované keratinové částice dosahovaly velikosti v řádu desítek µm a měly nepravidelný tvar. Dále byly připraveny kompozitní filmy na bázi izolovaného -keratinu a dalších polymerů. Pomocí termických metod bylo zjištěno, že přídavek keratinu výrazně snížil termální stabilitu kompozitních filmů. Analýzy ukázaly, že nejlepších mechanických vlastností bylo dosaženo u filmů na bázi polyvinyl alkoholu a keratinu. Ku příkladu přídavek 0,25 g keratinu na 1 g polyvinyl alkoholu významně zvýšil hodnotu prodloužení v tahu až o 68,9 %. Dále pak filmy na bázi chitosanu a keratinu měl antibakteriální vlastnosti. Výsledky této diplomové práce dokládají, že z drůbežího peří lze za pomoci alkalické hydrolýzy efektivně izolovat keratin, který může být využit pro přípravu kompozitních filmů s potenciálem pro praktickou aplikaci.
|
|
|
Biokompozity na bázi polyhydroxybutyrátu pro 3D tisk
Horálek, Matyáš ; Tocháček, Jiří (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
Tématem předkládané diplomové práce je příprava a charakterizace biokompozitního materiálu na bázi poly-3-hydroxybutyrátu. Biokompozitní materiály byly připravovány s ohledem na jejich použití v oblasti 3D tisku. V rámci diplomové práce byla vyvinuta metodika pro hodnocení různých materiálů, jejich vhodnosti pro 3D tisk, termických a mechanických vlastností. V první části této práce byla pozornost zaměřena zejména na sledováni vlivu teploty a procentuálního plnění na vizuální kvalitu tištěného výrobku a dále pak tendence materiálu k warpingu při 3D tisku. Pro vyhodnocení získaných dat byla použita metoda plánovaného experimentu. Bylo prokázáno, že obsah kaolinu a tributyl citrátu má pozitivní účinek na snižování warpingu. Optimalizací receptur biokompozitů bylo dosaženo zvýšení hodnot modulu pružnosti v tahu, tažnosti, meze pevnosti, ale také vrubové i rázové houževnatosti.
|
|
|
Influence of bioplastics´ biodegradation on soil quality
Paluchová, Natálie ; Doležalová Weissmannová, Helena (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Over the past decade, the society has brought attention to microplastics. They are produced by various industries and spread across the environment. For long time, they were considered inert, without further effect on plants and any other living organisms, however as recent studies found out, they might be a serious threat. Therefore, several researchers, including us, begun to focus on their transport and transformation in the environment. Most of the researchers, however, focus only on their presence in the marine and fresh waters and hence their behaviour in air and soil remains rather unclear. Furthermore, bioplastics has been brought to the media spotlight. They are presented as an ecological alternative to solve all the problems mentioned so far (and more). But what is often forgotten, their main advantage might also be their bottleneck. For that reason, this master's thesis focuses on negative effects associated with the presence of microplastics (specifically poly-(R)-3-hydroxybutyrate bioplastic) in soils as their common receptor. We combined respirometry, elemental analysis, thermogravimetry and enzymatic assays to investigate physico-chemical changes in soil induced by the presence of the bioplastic. Our results showed a negative effect on soil organic matter and water retention in the soil. In this sense, priming effect was widely investigated as acceleration and also retardation of soil organic matter decomposition took place. We registered different influence of selected concentrations of biopolymer on the soil and also the influence of soil properties on the course of degradation. Last but not lest, increased enzymatic activities clearly suggested impact of biopolymer presence on the microbial community. Such findings let us conclude, that biopolymer addition leads to long-term impact on a range of soil ecosystem services.
|
host ::
RSS.