Biologická rozložitelnost polymerních systémů obsahujících PVP a syntetické zeolity

Abstract

Disertační práce se zabývá studiem biologické rozložitelnosti polymerních systémů obsahujících polyvinylpyrrolidon (PVP), syntetický zeolit a další plniva z řady obnovitelných zdrojů. PVP je v současnosti hojně využívaným polymerem v mnoha oblastech, nicméně již několik prací upozornilo na jeho rezistenci vůči biologickému rozkladu a tudíž i na možnou hrozbu jeho kumulace v životním prostředí. Součástí práce je studie zabývající se hledáním potenciálních degradérů sledovaného polymeru v rozličných prostředích. Pro studium biologického rozkladu bylo využito laboratorních respirometrů umožňujících stanovení produkce CO2 nebo spotřeby biologického kyslíku. V rámci této části práce bylo dosaženo výsledků, které ukázaly možnost vlivu mycelia houby Pleurotus ostreatus na narušení struktury PVP. Bylo zjištěno, že důležitým faktorem je přítomnost dalšího substrátu, kterým mohl být lignin nebo lignocelulóza, které mohly iniciovat tvorbu potřebných enzymů. Hlavním předmětem práce byla příprava polymerních systémů na bázi PVP s použitím vhodného změkčovadla a plniv ve snaze podpořit biologickou rozložitelnost výchozího materiálu. Sledován byl také vliv přítomnosti Fe3+ iontů v polymerním systému na jejich fotooxidaci a následnou biodegradaci. Na základě výsledků experimentů první části disertace byly mimo jiné jako plniva voleny ekonomicky dostupné zdroje lignocelulózy a lignosulfonát vápenatý. Vzhledem k poznatkům z literární rešerše bylo sledováno i působení plniva typu biochar. Biologická rozložitelnost materiálů byla sledována taktéž pomocí laboratorních respirometrů. Připravené polymerní systémy byly podrobeny několika analýzám (infračervená spektrosko-pie, optická mikroskopie, diferenční skenovací kalorimetrie, tahové zkoušky, navlhavost, rozpustnost) pro základní charakterizaci jejich vlastností. Získány byly polymerní systémy s uspokojivými vlastnostmi pro praktické využití. Co se týká biodegradace polymerních systémů, bylo zjištěno, že plniva mohou mít mírně pozitivní vliv. Sledováno bylo také působení polymerních systémů na růst semínek rostliny Sinapis alba, pro případ jejich potenciálního využití v odvětví agrochemie. Nejzajímavějšími vlastnostmi disponovaly materiály, které obsahovaly jako plnivo biochar. V rámci růstových experimentů se ukázalo, že PVP matrice nemá negativní dopad na růst rostliny v její rané fázi, a že zvolená plniva mohou podpořit její růst.