BIBLIOGRÁFIAI FELÜLVIZSGÁLAT AZ ALACSONY Sűrűségű POLIETILEN ÉS

BIBLIOGRÁFIAI FELÜLVIZSGÁLAT ALACSONY SŰRŰSÉGŰ POLITETILÉN BIODEGRÁDÍTÓ MIKROORGANIZMUSOKRÓL ÉS AZ ANYAGOKRA VONATKOZÓ HATÁSOKRÓL Nelson Ricardo Acuña Molina FRANCISCO 2017

alacsony

BIBLIOGRÁFIAI FELÜLVIZSGÁLAT AZ ALACSONY Sűrűségű polietilén biodegradációjú mikroorganizmusokhoz és ezeknek az anyagra gyakorolt ​​hatása Társigazgató: Mario Sánchez Rodríguez PhD. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS TUDOMÁNYI ÉS OKTATÁSI KAR BACHELOR TANTERVES PROJEKTJE A KÉMIABAN BOGOTA D.C. 2017 I

Elfogadó jegyzet A zsűri zsűri elnöke Zsűri Bogotá D.C. (2017. március 01.) II

Elkötelezettség édesanyámnak és minden tanárnak, akik ösztönözték és fokozták kíváncsiságomat és szeretetemet a tudomány iránt, valamint azoknak, akik irányították és segítették megszerezni tudományos ismereteimet és készségeim. III

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Köszönöm édesanyámnak a folyamatos támogatást, a tanáraimnak minden tanításukat, különösképpen az igazgatóimnak és a rendezőtársamnak, Jorge-nak, Josué-nak és Mario-nak az erőfeszítésért és a támogatásért, minden barátomnak, akik valamilyen módon hozzájárultak tanácsaikkal és javaslataikkal. ennek a munkának a megvalósításában különösen David Leonardo Castilla és Néstor Alexander Zambrano, akik véleményükkel és javaslataikkal szívesen járultak hozzá. IV

TARTALOM X táblázatok listája X ábra ábrák listája XI ábrák listája XIII ábrák listája mellékletek listája XIV rövidítések XV szójegyzék XVI 1. ÖSSZEFOGLALÓ 1 2. BEVEZETÉS 2 3 CÉLKITŰZÉSEK 2 3.1 Általános célok 2 3.2 Konkrét célok 3 4. Háttér és indoklás 3 4.1. A 3. feladat meghatározása 4.2. Történelmi áttekintés 4 4.3 Az LDPE ellenőrzésének alternatívái 5 4.3.1 Az LDPE hulladéklerakóiban történő temetkezés 5 4.3.2 Az LDPE elégetése 5 4.3.3 Az LDPE pirolízise 6 4.4. Újrahasznosítási politikák 6 4.4.1 Az LDPE által okozott környezeti probléma 7 5 ELMÉLETI KERET 7 5.1 Polimerek 8 5.1.1 Műanyagok 8 5.1.2 Poliolefinek 8 5.1.2.1.1 Polietilén (PE) 8 5.1.2.1.2 A PE 8 besorolása 5.1 .2.1.2.1 Kis sűrűségű polietilén (LDPE) 9 5.1.2.1.2.2 Lineáris kis sűrűségű polietilén vagy (LLDPE) 9 5.1.2.1.2.3 Nagy sűrűségű polietilén (HDPE) 9 5.1.2.1.2.4 A kémiai tehetetlenség okai polietilénből 10 5.2 Biopolimerek az LDPE pótlásához 10 5.2.1 Természetes biopolimerek 10 5.2.2 Szintetikus biopolimerek 10 5.2.3 Bioplasztikák 11 5.2.3.1 Biológiailag teljesen lebontható bioműanyagok 11 5.2.3.2 Bio-fragmentálható bioműanyagok 11 5.3 Bioremediáció 11 5.3.1 Alacsony biológiai lebomlás sűrűségű polietilén 11 (LDPE) 5.3.1.1 Biodegradáció 12 5.3.1.2 Asimiláció 12 V

5.4.2.6.1 A mikrobiális biofilm életképessége 62 5.4.2.6.2 Előzetes jellemzési vizsgálatok 62 5.4.2.6.3 Specifikus azonosítási vizsgálatok 62 5.4.2.7 Biológiai lebonthatóság termékei 62 5.5 Javasolt módszer 63 5.5.1 Életképességi teszt mikroorganizmusok 64 életképesek lemezenként hígítás 5.5.1.1. Mintavétel és LDPE-bontó mikroorganizmusok kiválasztása folyékony közegben SM 5.5.1.2 Előzetes azonosítás 65 5.5.1.3 Előzetes gomba-azonosítási vizsgálatok 66 5.5.1.4 In vitro biodegradációs teszt 67 5.5.2 Tömegvesztés-vizsgálat 67 5.5.3 Specifikus azonosítás 65 5.5.3.1 Technika 69 restrikciós fragmens hosszúságú polimorfizmusok (RFLP) 5.5.4 Instrumentális vizsgálatok 69 5.5.4.1 Az FTIR alkalmazása az LDPE biodegradáció vizsgálatához 69 5.5.4.1.1 A technika változatai 69 5.5.4.1.1.1 FT-IR spektroszkópia ATR 69 5.5.4.1.1.2 FT-IR diffúz reflektancia (DRIFT) 70 5.5.4.1.2 Oxidációs kvantifikációs indexek 70 5.5 .4.1 .2.1 Karbonil-index (CI) 70 5.5.4.1.2.2 Vinil-index (IV) 70 5.5.4.1.2.3 Az LDPE 70 kristályosságának százalékos aránya (%) a CO 2 -termelés 71 6 ELEMZÉS 72 7. KÖVETKEZTETÉSEK 77 8. AJÁNLÁSOK 78 9. BIBLIOGRÁFIA 79 65 IX

ÁBRÁK FELSOROLÁSA 1. ábra: egyenes lineáris kis sűrűségű polietilén (LLDPE) 9 1. ábra b b kis sűrűségű polietilén (LDPE) 9 1. ábra c nagy sűrűségű polietilén HDPE 9 2. ábra Az LDPE biodegradációját befolyásoló tényezők 13 3. ábra A polietilén hipotetikus átalakulásának útjai teljes ásványosodása 14 4. ábra: PE biológiai lebomlása β-oxidációval 14 5. ábra PE oxidáció iniciátorai 15 6. ábra Hemolitikus repedés vagy fotolízis mechanizmusa 16 7. ábra Fémes ágensből történő iniciálás 16 8. ábra Foto-oxidáció terjedése 17 9. ábra A mechanizmusok oxidáció az 1. és 2. típusú Norrish-reakciókat követően A metabolikus azonosítás 66. ábra A specifikus azonosításhoz elvégzendő módszer a 68 14. ábra Eljárás LDPE biológiailag lebontható mikroorganizmusok izolálására 15. ábra Eljárás LDPE lebontó mikroorganizmusok tenyésztésére, izolálására és azonosítására 100 101 XI

A GRAFIKÁK FELSOROLÁSA 1. ábra: A világ műanyagtermelésének változása 1950 és 2010 között 1. grafikon. B A világ műanyagtermelésének változása 1950 és 2013 között. 2. ábra. A bejelentett műfajok aránya, amelyek az (LDPE) grafikon lebomlásához kapcsolódnak 3. Technikák leggyakrabban az LDPE biodegradációjának tanulmányozására használják 4 4 75 76 XIII

MELLÉKLETEK FELSOROLÁSA A1. A2. MELLÉKLET B. MELLÉKLET LDPE biológiailag lebontható mikroorganizmusok izolálása és számlálása az RFLP-t használó mikrobacsoportok között 106 G1. MELLÉKLET. Bakteriális azonosító vizsgálatok 107 G2. MELLÉKLET. Bakteriális azonosító vizsgálatok 108 G3. MELLÉKLET. Bakteriális azonosító vizsgálatok 109 G4. MELLÉKLET. Baktériumok azonosítási vizsgálata 110 H. MELLÉKLET A tápközeg és az anyagok felsorolása 111 I. MELLÉKLET Javasolt eljárás vetésre 114 J1. MELLÉKLET Baktériumok előzetes jellemzőinek táblázata 115 J2. MELLÉKLET Bakteriális előzetes jellemzők 116 J3. MELLÉKLET Bakteriális előzetes jellemzők 117 K1. MELLÉKLET FTIR K2. MELLÉKLET Eljárás a polietilén elemzésére az FTIR L1. MELLÉKLET segítségével A CO 2 termelés számszerűsítése és a metabolitok azonosítása L2. MELLÉKLET A CO 2 termelés mennyiségi meghatározása és a metabolitok azonosítása