|
|
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.
|
|
|
Biodegradace in vitro biopolyesterů v syntetické žaludeční šťávě
Sobková, Markéta ; Skoumalová, Petra (oponent) ; Kovalčík, Adriána (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá studiem in vitro biodegradace biopolyesterů v syntetické žaludeční šťávě a fyziologickém roztoku pufrovaném fosfáty s lipázou po dobu 81 dní. Teoretická část shrnuje základní poznatky o biologicky rozložitelných biopolyesterech, zabývá se jejich využitím a poukazuje na jejich možné aplikace v medicíně. Experimentální část se zabývá samotnou biodegradací připravených biopolyesterových filmů. K experimentu byly využity následující biopolyestery: polykyselina mléčná, komerční poly(hydroxyalkanoát) amorfní, poly(3-hydroxybutyrát), poly(butylen adipát-co-tereftalát), poly(-3hydroxybutyrát-co-3-hydroxyvalerát), polyhydroxybutyrát polyhydroxyhexanoát kopolymer, filament polykyseliny mléčné a filament směsi polykyseliny mléčné a polyhydroxybutyrátu. Tenké filmy byly připraveny rozpouštěním polymeru v chloroformu, vylitím do formy a následným odpařením rozpouštědla. Dle typu polyesteru a jeho stupně krystalinity se měnily vlastnosti připravených filmů, jejich vzhled byl v škále od transparentních do mléčně zakalených a jejich mechanické vlastnosti se lišily hlavně v elasticitě. Během biodegradace docházelo k změně morfologie filmů a studované vzorky získávaly vyšší stupeň křehkosti a nižší kompatibilitu. Samotná biodegradace byla sledována pomocí změn molekulové hmotnosti (pomocí SEC-MALLS), chemické struktury (pomocí FTIR) a úbytkem hmotnosti v čase (gravimetrie). Analyzované biopolyestery byly prokazatelně náchylné na biodegradaci v simulovaných tělních podmínkách. Stupeň biodegradace závisel na typu použitého biopolyesteru. Největší úbytek hmotnosti byl zaznamenán u vzorku amorfního polyhydroxyalkanoátu, kdy ve fyziologickém roztoku pufrovaném fosfáty s lipázou došlo ke snížení původní hmotnosti o 84,28 ± 0,03 % po 81 dnech biodegradace.
|
|
|
Studium biodegradace syrovátky termofilními bakteriemi
Fischerová, Lenka ; Vránová, Dana (oponent) ; Babák, Libor (vedoucí práce)
Tato práce se zabývá možnostmi biodegradace syrovátky pomocí směsné termofilní aerobní bakteriální kultury rodů Bacillus a Thermus. Syrovátka po odstranění bílkovin byla použita jako médium pro kultivaci termofilních mikroorganismů. Kultivace probíhaly ve fermentoru a v Erlenmayerových baňkách na temperované třepačce v syrovátkovém mediu. Vyhodnocovány byly bioinženýrské charakteristiky kultivačních procesů a míra biodegradace syrovátky. Míra biodegradace syrovátky byla posuzována prostřednictvím analytických charakteristik – koncentrace biomasy, laktosy a chemické spotřeby kyslíku (CHSK). Zjištěn byl úbytek CHSK při všech kultivacích. K nejvýraznějšímu poklesu CHSK docházelo vždy cca. v první půli každé exponenciální fáze růstu, tj. o 15 ± 3 % po první růstové fázi a sumárně o 62 ± 4 % po druhé růstové fázi
|
|
| |
|
|
Optimalizace přípravy biodegradovatelných obalů na bázi škrobu a jejich charakterizace pro adaptaci na výrobní technologie
Krahulová, Veronika ; Ondreáš, František (oponent) ; Lepcio, Petr (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá problematikou přípravy biodegradovatelných obalů na bázi škrobu. Cílem práce je optimalizovat přípravu a ověřit jejich charakterizaci pro adaptaci a výrobní technologie. Fólie byly tvořeny škrobem, polyvinylalkoholem a glycerolem. Byly testovány 4 druhy škrobů, 3 druhy PVA a různé poměry přidaného glycerolu. Škrobové fólie byly připravovány litím, kdy za účelem termoplastifikace škrobu nebyla využita destilovaná voda, ale pouze glycerol pro snížení energetických nákladů na přípravu. U takto připravených filmů byly testovány mechanické vlastnosti. Experimentálně zjištěné hodnoty prodloužení při přetržení a pevnosti v tahu u fólie tvořené pšeničným škrobem byly porovnány se semiempirickým modelem. Ukázalo se, že příprava termoplastifikace škrobu glycerolem vede k značnému navýšení prodloužení při přetržení, ale zároveň ke znatelnému poklesu pevnosti v tahu oproti přípravě z roztoku. Byly zkoumány i reologické vlastnosti připravených fólií. Infračervená spektroskopie (FTIR), termogravimetrická analýza (TGA) a diferenciální skenovací kalorimetrie (DSC) byly využity ke studiu struktury fólií.
|
|
|
Biodegradace organických látek aplikací termofilní kultury
Piechová, Jana ; Burdychová, Radka (oponent) ; Babák, Libor (vedoucí práce)
Cílem práce je studium biodegradability modifikovaných polyuretanových materiálů (pěn a folií) v glukosovém mediu a biodegadability syrovátky pomocí směsné aerobní termofilní bakteriální kultury rodů Bacillus a Thermus. Kultivace probíhaly ve fermentoru a v Erlenmayerových baňkách na temperované třepačce. Nejlépe probíhala degradace polyuretanů při odbourávání ve fermentoru. Docházelo zde k nejvýraznějšímu nárůstu biomasy i poklesu CHSK. Hlavní vliv na degradaci měl abiotický rozpad materiálu a až následně se mohla projevit utilizace štěpných produktů mikrobiálními kulturami. Z dosažených výsledků se jako nejvhodnější modifikační činidlo jeví 10 % karboxymethyl celulóza. Srovnáním polyuretanových pěn a folií jsou lépe odbouratelné polyuretany ve formě pěn. Odbouráváním syrovátky ve fermentoru, která byla zbavena bílkovin, bylo dosaženo 50% poklesu CHSK a laktosy v prvních 20 hodinách. Optimální pH pro biodegradaci syrovátky pro kultivace směsnou termofilní bakteriální kulturu se jeví hodnota 6,5.
|
|
|
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.
|
|
|
Vliv biodegradace polyhydroxyalkanoátů na vlastnosti a složení půdy
Denková, Pavla ; Doležalová Weissmannová, Helena (oponent) ; Kučerík, Jiří (vedoucí práce)
Biodegradabilní plasty jsou prezentovány jako slibná náhrada za syntetické polymery. Očekává se, že v půdě jsou během krátké doby plně odbourány přítomnými mikroorganismy a že jsou ze své podstaty neškodné pro životní prostředí. Správnost tohoto předpokladu je ale nutné ověřit, přičemž je důležité věnovat pozornost jak vlivu na půdní biotu, tak také vlivu procesu biodegradačních procesů na vlastnosti, složení a strukturu půdy. V této práci je studován vliv biodegradace poly(R-3-hydroxybutyrátu), (P3HB), patřícího do skupiny polyhydroxyalkanoátů, na strukturu a fyzikálně-chemické vlastnosti půdy. Částice P3HB byly smíchány v různých koncentracích s půdou, ve které byly provedeny nádobové biodegradační experimenty za různých podmínek – tj. s rostoucí rostlinou i bez rostliny, s hnojením dusíkatým hnojivem i bez. Po 90 dnech byla půda analyzována. Termogravimetrie byla využita ke stanovení množství nezdegradovaného mikrobioplastu a umožnila stanovit vliv biodegradace na vznik půdní organické hmoty. Diferenční kompenzační kalorimetrie poskytla informace o vlivu biodegradace na výparnou entalpii vody z půdy, taktéž bylo sledováno množství adsorbované vody v půdě. Dále byl stanoven vliv na polní vodní kapacitu a byla provedena sítová analýza jednotlivých vzorků, jež umožnila charakterizovat vliv biodegradace na distribuci velikosti půdních částic. Bylo prokázáno, že podmínky biodegradace ovlivňují nejen její rychlost, ale i některé půdní parametry. Podle očekávání biodegradace P3HB probíhala rychleji v prostředí s dostatkem živin. Naproti tomu, nedostatek dusíku v systému s rostoucí rostlinou způsobil snížení hodnoty výparné entalpie vody a snížení množství vody v systému, což může vést ke snazšímu vysychání půdy a vytvoření stresových podmínek pro růst rostliny. U všech sérií vzorků s P3HB byla patrná zvýšená agregace půdních částic v porovnání s půdami bez přídavku P3HB.
|
|
|
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.
|
|
|
Biodegradace azobarviv působením hub bílé hniloby
Bírošíková, Paulína
Houby bílé hniloby, které patří mezi dřevokazné houby, mají schopnost rozkládat složité aromatické struktury, jako je lignin, po případě polutanty s aromatickou strukturou (tetracykliny, endokrinní disruptory) prostřednictvím extracelulárních ligninolytických enzymů. Azobarviva jsou syntetická barviva obsahující aromatické kruhy s vázanými substituenty spojenými azoskupinou. Houby jsou schopny tyto struktury degradovat, přičemž dochází ke ztrátě barviva, tzv. dekolorizaci. Cílem této bakalářské práce je prozkoumat schopnost degradace tří typů azobarviv (methylenové červeně, tartrazinu a azorubinu) deseti druhy hub bílé hniloby. Kultivace jednotlivých hub s barvivy byla prováděna po dobu dvaceti čtyř dnů, během nichž byla v intervalech každého druhého pracovního dne sledována absorbance na UV/VIS spektrofotometru. Z naměřených hodnot byla vypočtena ztráta barvy a hodnoty dechlorace byly vyjádřeny graficky v procentech. Vybrané houby vykazovaly nejvyšší dekolorizaci tartrazinu druhý den pokusu, a to v průměru 89 %, s výjimkou houby Fomes fomentarius, u níž dekolorizace barviva nebyla pozorována. Naopak nejméně degradovaným barvivem byl azorubin, a to v průměru 37 % na konci pokusu u většiny druhů hub. Nejstabilnější průběh dekolorizace vykazovala methylenová červeň, jejíž průměrná hodnota na konci měření činila 77 %. Účinek dekolorizace byl ovlivněn strukturou azobarviv a účinností konkrétních druhů hub.
|
host ::
RSS.