|
|
Bio-Based Water-Repellent Coating for Wood
Münstermann, Nils ; Weichold, Oliver
Wood is one of the oldest building materials and is currently becoming increasingly popular again due to the present growth in awareness in society regarding environmental issues. Wood is hygroscopic and porous, i.e. it not only absorbs moisture from the atmosphere, but also actively and quickly sucks up large amounts of water through its capillary system particularly via the end grain. This leads to dimensional changes, but above all the wood becomes susceptible to rot. As a result, for many applications wood needs to be protected from moisture. Besides a large number of well-established petrochemical products, there are still some traditional, natural finishes available. The most prominent ones are linseed oil and tung oil. Due to their large content of linoleic acid, both harden in air via autooxidation. However, to achieve a decent degree of protection, both oils need to be applied in multiple layers and the final coating requires at least several days to harden completely. In addition, linseed oil interferes with the food chain and tung oil is said to be toxic in some publications.
We have recently developed an alternative coating for wood based on chitosan, which can be obtained from food-industry waste. The coating is applied from an aqueous solution and adheres nicely to wood surfaces due to the structural similarity of chitosan and cellulose. The polymerised film reliably seals the end-grain of wood against liquid water. Currently, the polymerisation requires the films to be heated to 70 °C in an oven, but a method for UV curing is being worked on.
|
|
|
Technology of waste polylactide recyclation for 3D print
Kecíková, Alžbeta ; Tocháček, Jiří (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
This bachelor thesis deals with the recycling of waste polylactide from the production process and its subsequent use in 3D printing. To optimize the recycling process of polylactic acid, it was recycled with the addition of various additives such as poly(3-hydroxybutyrate), talc, limestone and chain extenders Joncryl 4368-CS and Raschig Stabilizer 9000. These materials were also investigated with the addition of the acetyl tributyl citrate plasticizer. Samples of the mixtures were prepared on a twin-screw extruder and subsequently a filament was obtained using a single-screw extruder, which was then used for 3D printing by fused deposition modelling (FDM) technology. Temperature towers were printed to obtain optimal processing temperatures for 3D printing. The effect of the additives on the characteristic temperatures and the degree of crystallinity of the PLA was determined by differential scanning calorimetry. The effect of the processing on the molecular chain of selected samples was observed by gel permeation chromatography. Furthermore, in the experimental part of the bachelor thesis, the influence of additives on mechanical properties such as modulus of elasticity, tensile strength and elongation was investigated. The molecular weight was increased due to the chain extenders. Of the particle fillers for the PLA matrix, talc had better mechanical properties than limestone. The greatest effect of the plasticizer was in a mixture with poly(3-hydroxybutyrate).
|
|
|
PŘÍPRAVA A CHARAKTERIZACE NANOČÁSTIC A NANOVLÁKEN NA BÁZI BIOPOLYMERŮ A JEJICH VYUŽITÍ V POTRAVINÁŘSTVÍ A KOSMETICE
Kundrát, Vojtěch ; Vilčáková, Jarmila (oponent) ; Kráčmar, Stanislav (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená disertační práce se zabývá polymerem polyhydroxybutyrátem a dalšími biopolymery jakožto základním stavebním kamenem pro výstavbu mikro a nanoskopických struktur a materiálů použitelných v potravinářství a kosmetice. V rámci práce byla vypracována literární rešerše seznamující čtenáře se základy tohoto aplikačního pole. Experimentální část práce je sestavena ze tří bloků výsledků získaných během doktorského studia. V prvním, hlavním bloku jsou uvedeny komentované publikované výsledky a patentové výstupy, které zahrnují dva publikované recenzované články zabývající se elektrostatickým a mokrým zvlákněním PHB a vlastnostmi připravených materiálů. Patentové výstupy jsou tvořeny několika přijatými a podanými patenty, které shrnují několikaletou práci jednak na metodách zvláknění PHB, ale taktéž na obecných přístupech umožňující zpracovávat PHB v podobě roztoku do podob umožňujících mnohé aplikace v potravinářství a kosmetice. Druhá část je tvořena jedním z praktických výstupů, jímž je patentovaná kompozice ochranného krému proti UV záření založena na připravených nanoskopických a mikroskopických morfologiích PHB. Ve třetím bloku jsou shrnuty další výsledky zaměřené na elektrostatické zvláknění PHB a dalších biopolymerů. V závěru práce je uveden stručný popis projektů souvisejících s tématem disertační práce. Jde o praktické rozvojové práce ve střední Tanzánii a západní Africe, které ale čerpají z vědomostí a kontaktů nabytých během studia na FCH VUT Brno.
|
|
| |
|
|
Studium metabolismu bakteriálních buněk a vlivu stresu na biosyntézu PHA
Kučera, Dan ; Kráčmar, Stanislav (oponent) ; Ondrejovič,, Miroslav (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená dizertační práce se zabývá studiem biosyntézy polyhydroxyalkanoátů, jakožto mikrobiálního produktu s potenciálem nahradit současné konvenční plasty vyráběné z ropy. Dizertační práce je vypracovaná ve formě diskutovaného souboru již uveřejněných publikací, které jsou pak součástí práce ve formě příloh. Práce navazuje na poměrně rozsáhlé znalosti v oblasti produkce polyhydroxyalkanoátů a přináší nové skutečnosti a možné strategie. V rámci práce byly testovány rozličné možnosti analýzy polyhydroxyalkanoátů pomocí moderních metod, které přináší především rychlost, která může být klíčová při „real-time“ evaluaci produkčního biotechnologického procesu. Ramanova spektroskopie se ukázala jako velice perspektivní technika pro rychlou kvantifikaci PHA. Dále se práce zabývá valorizací odpadů potravinářského a zemědělského původu. Důraz je kladen především na metody detoxifikace hydrolyzátů lignocelulózy. V tomto kontextu byla poprvé využita adsorpce inhibitorů na lignin jako alternativa k dalším detoxifikačním technikám. Vybrané produkční kmeny Burkholederia cepacia a B. sacchari byly díky detoxifikaci schopné utilizovat hydrolyzát měkkého dřeva pro produkci PHA. V další části práce byla testována také možnost využítí kuřecího peří jako komplexního zdroje dusíku. V rámci práce bylo také využito evoluční inženýrství jako možná strategie pro eliminaci inhibičního účinku kyseliny levulové – mikrobiálního inhibitoru, který vzniká při hydrolýze lignocelulózových materiálů. Adaptačními experimenty byly z původního divokého kmene C. necator vyvinuty kmeny projevující se vyšší odolností ke kyselině levulové a schopné akumulovat kopolymer s vyšším zastoupením 3HV. Dalším slibným přístupem testovaným v rámci práce bylo využití extrémofilního mikrobiálního kmene, což vede ke snížení nákladů na biotechnologickou produkci. Vybrané druhy rodu Halomonas prokázaly vysoký potenciál jako halofilní producenti PHA. Závěrečná část práce se věnovala výběru produkčního kmene s ohledem na vlastnosti výsledného PHA. Kmen Cupriavidus malaysiensis byl vybrán za účelem produkce terpolymeru P(3HB-co-3HV-co-4HB) u kterého byly odhaleny značné rozdíly v materiálových vlastnostech oproti P3HB.
|
|
|
Studium přípravy monomerů a polymerů na bázi methakrylovaných hydroxybutyrátů
Liška, Marek ; Mgr. Petra Zbořilová, Ph.D (oponent) ; Figalla, Silvestr (vedoucí práce)
Cílem této práce je průzkum, návrh a příprava methakrylovaných derivátů poly(3-hydroxybutyrátu) a následná příprava polymerů z připravených prekurzorů. Celkově bylo připraveno šest sloučenin. Mezi připravené sloučeniny patří methyl-3-hydroxybutyrát a ethyl-3-hydroxybutyrát připravené pomocí alkoholytické depolymerace monofunkčním alkoholem a jejich methakrylované deriváty. Nedílnou součástí práce je také příprava ethylenglykolem terminovaného oligomeru 3-hydroxybutyrátu připraveného depolymerací s použitím ethylenglykolu dvěma cestami. První cesta spočívá v depolymeraci s využitím konvenčního ohřevu a druhá cesta zkoumá přípravu série oligomerů s různými molekulovými hmotnostmi s využitím mikrovlnného ohřevu. Připraveny byly také methakrylované deriváty připravených oligomerů. Připravené sloučeniny a jejich samotná příprava jsou charakterizovány pomocí více analytických metod, mezi které patří VPO, NMR, GPC, FT-IR, LC-MS a DSC. Z připravených sloučenin byla připravena série polymerů pomocí radikálové polymerace s využitím fialového záření (s vlnovou délkou 405 nm), jako zdroje energie. Připravené síťované polymery byly charakterizovány pomocí DSC a byly testovány jejich tažnosti a pevnosti v tahu.
|
|
|
METHODS OF POLY-3-HYDROXYBUTYRATE EXTRACTION AND THEIR OPTIMIZATION
Pospíšilová, Aneta ; Plachá,, Daniela (oponent) ; Kowalczuk, Marek (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
Poly-3-hydroxybutyrate (PHB) is a biodegradable and biocompatible thermoplastic polymer with a wide range of potential applications. The production of PHB typically involves the fermentation of renewable feedstocks by bacteria. However, the recovery of PHB from bacteria is often challenging and inefficient. In this study, different methods for PHB recovery, including digestion, mechanical disruption, and extraction, are reviewed and compared. Various optimization strategies that can be used to improve the efficiency of PHB recovery are discussed. The experimental and results section describe efforts to improve recovery methods, especially acid and soap-based digestion, which have been selected as potentially economical, safe and environmentally friendly. Together with our industrial partners, we have developed these technologies to a pilot-plant scale and further development is planned. Possible applications and commercializations of PHB were also addressed. It has been found that PHB can replace some microplastics in cosmetics and that this effort has potential, as the presence of microplastics in common products is still high and their phase out is planned at European Union level. Furthermore, the thermal stability of PHB depending on the recovery method was studied, and two stabilization methods were developed, which made it possible to use PHB obtained by the soap-based digestion in material applications.
|
|
|
PŘÍPRAVA A CHARAKTERIZACE NANOČÁSTIC A NANOVLÁKEN NA BÁZI BIOPOLYMERŮ A JEJICH VYUŽITÍ V POTRAVINÁŘSTVÍ A KOSMETICE
Kundrát, Vojtěch ; Vilčáková, Jarmila (oponent) ; Kráčmar, Stanislav (oponent) ; Márová, Ivana (vedoucí práce)
Předložená disertační práce se zabývá polymerem polyhydroxybutyrátem a dalšími biopolymery jakožto základním stavebním kamenem pro výstavbu mikro a nanoskopických struktur a materiálů použitelných v potravinářství a kosmetice. V rámci práce byla vypracována literární rešerše seznamující čtenáře se základy tohoto aplikačního pole. Experimentální část práce je sestavena ze tří bloků výsledků získaných během doktorského studia. V prvním, hlavním bloku jsou uvedeny komentované publikované výsledky a patentové výstupy, které zahrnují dva publikované recenzované články zabývající se elektrostatickým a mokrým zvlákněním PHB a vlastnostmi připravených materiálů. Patentové výstupy jsou tvořeny několika přijatými a podanými patenty, které shrnují několikaletou práci jednak na metodách zvláknění PHB, ale taktéž na obecných přístupech umožňující zpracovávat PHB v podobě roztoku do podob umožňujících mnohé aplikace v potravinářství a kosmetice. Druhá část je tvořena jedním z praktických výstupů, jímž je patentovaná kompozice ochranného krému proti UV záření založena na připravených nanoskopických a mikroskopických morfologiích PHB. Ve třetím bloku jsou shrnuty další výsledky zaměřené na elektrostatické zvláknění PHB a dalších biopolymerů. V závěru práce je uveden stručný popis projektů souvisejících s tématem disertační práce. Jde o praktické rozvojové práce ve střední Tanzánii a západní Africe, které ale čerpají z vědomostí a kontaktů nabytých během studia na FCH VUT Brno.
|
|
|
Technology of waste polylactide recyclation for 3D print
Kecíková, Alžbeta ; Tocháček, Jiří (oponent) ; Přikryl, Radek (vedoucí práce)
This bachelor thesis deals with the recycling of waste polylactide from the production process and its subsequent use in 3D printing. To optimize the recycling process of polylactic acid, it was recycled with the addition of various additives such as poly(3-hydroxybutyrate), talc, limestone and chain extenders Joncryl 4368-CS and Raschig Stabilizer 9000. These materials were also investigated with the addition of the acetyl tributyl citrate plasticizer. Samples of the mixtures were prepared on a twin-screw extruder and subsequently a filament was obtained using a single-screw extruder, which was then used for 3D printing by fused deposition modelling (FDM) technology. Temperature towers were printed to obtain optimal processing temperatures for 3D printing. The effect of the additives on the characteristic temperatures and the degree of crystallinity of the PLA was determined by differential scanning calorimetry. The effect of the processing on the molecular chain of selected samples was observed by gel permeation chromatography. Furthermore, in the experimental part of the bachelor thesis, the influence of additives on mechanical properties such as modulus of elasticity, tensile strength and elongation was investigated. The molecular weight was increased due to the chain extenders. Of the particle fillers for the PLA matrix, talc had better mechanical properties than limestone. The greatest effect of the plasticizer was in a mixture with poly(3-hydroxybutyrate).
|
|
|
Studium metabolismu bakteriálních buněk a vlivu stresu na biosyntézu PHA
Kučera, Dan ; Kráčmar, Stanislav (oponent) ; Ondrejovič,, Miroslav (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená dizertační práce se zabývá studiem biosyntézy polyhydroxyalkanoátů, jakožto mikrobiálního produktu s potenciálem nahradit současné konvenční plasty vyráběné z ropy. Dizertační práce je vypracovaná ve formě diskutovaného souboru již uveřejněných publikací, které jsou pak součástí práce ve formě příloh. Práce navazuje na poměrně rozsáhlé znalosti v oblasti produkce polyhydroxyalkanoátů a přináší nové skutečnosti a možné strategie. V rámci práce byly testovány rozličné možnosti analýzy polyhydroxyalkanoátů pomocí moderních metod, které přináší především rychlost, která může být klíčová při „real-time“ evaluaci produkčního biotechnologického procesu. Ramanova spektroskopie se ukázala jako velice perspektivní technika pro rychlou kvantifikaci PHA. Dále se práce zabývá valorizací odpadů potravinářského a zemědělského původu. Důraz je kladen především na metody detoxifikace hydrolyzátů lignocelulózy. V tomto kontextu byla poprvé využita adsorpce inhibitorů na lignin jako alternativa k dalším detoxifikačním technikám. Vybrané produkční kmeny Burkholederia cepacia a B. sacchari byly díky detoxifikaci schopné utilizovat hydrolyzát měkkého dřeva pro produkci PHA. V další části práce byla testována také možnost využítí kuřecího peří jako komplexního zdroje dusíku. V rámci práce bylo také využito evoluční inženýrství jako možná strategie pro eliminaci inhibičního účinku kyseliny levulové – mikrobiálního inhibitoru, který vzniká při hydrolýze lignocelulózových materiálů. Adaptačními experimenty byly z původního divokého kmene C. necator vyvinuty kmeny projevující se vyšší odolností ke kyselině levulové a schopné akumulovat kopolymer s vyšším zastoupením 3HV. Dalším slibným přístupem testovaným v rámci práce bylo využití extrémofilního mikrobiálního kmene, což vede ke snížení nákladů na biotechnologickou produkci. Vybrané druhy rodu Halomonas prokázaly vysoký potenciál jako halofilní producenti PHA. Závěrečná část práce se věnovala výběru produkčního kmene s ohledem na vlastnosti výsledného PHA. Kmen Cupriavidus malaysiensis byl vybrán za účelem produkce terpolymeru P(3HB-co-3HV-co-4HB) u kterého byly odhaleny značné rozdíly v materiálových vlastnostech oproti P3HB.
|
host ::
RSS.