Kyselina polymléčná (PLA) je polymerní materiál, který v současné době hraje klíčovou roli při budování udržitelné bioekonomiky. Znalost biologické degradace PLA je zásadní pro zpracování plastových odpadů a zmírnění vážné energetické krize. V diplomové práci je shrnuta problematika a mechanismy týkající se biodegradabilních polymerů, také uvedena normovaná metoda stanovení biologické rozložitelnosti neplovoucích plastových materiálů v mořské sedimentární oblasti a zmíněny další existující metody stanovení bio-logické rozložitelnosti polymerních materiálů v různém prostředí. K charakterizaci PLA vzorků z hlediska jejich biologického rozkladu ve vodném aerobním prostředí byla použita zkušební metoda dle mezinárodní normy ISO 19679 a aplikovaná na říční sedimentární oblast. Nejprve byla provedena volba vhodného zkušebního média a následně proběhla optimalizace jeho dávkování pomocí screeningových testů. Zkušební sestava slepého stanovení byla spuštěna s normovaným objemovým poměrem voda : sediment mezi 3 : 1 až 5 : 1. Na základě zvoleného objemového poměru zkušebního média 5 : 1, který se prokázal jako nejvhodnější, byla určena testovací hmotnost studovaných vzorků. Zkušební i referenční materiály byly testovány o hmotnosti 20 mg na 102 ml říční vody a sedimentu. Ze získaných výsledků vyplynulo, že plnidla MAPEG a L101 měli významný vliv na biotický i abiotický rozklad testovaných PLA materiálů. Nicméně přesnost měření nebyla uspokojivá a zkouška si žádá další testy pro zlepšení metodiky.
Annotation in English
Polylactic acid (PLA) is a polymeric material that currently plays a key role in building a sustainable bioeconomy. Knowledge of the biological degradation of PLA is essential for the treatment of plastic waste and the mitigation of a serious energy crisis. The diploma thesis summarizes the problems and mechanisms related to biodegradable polymers, also presents a standardized method for determining the biodegradability of non-floating plastic materials in the marine sedimentary region and mentions other existing methods for determining the biodegradability of polymeric materials in various environments. To characterize PLA samples from the point of view of their biodegradation in an aqueous aerobic environment, a test method according to the international standard ISO 19679 was used and applied to the river sedimentary area. First, a suitable test medium was selected and then its dosage was optimized using screening tests. The blank test set-up was run with a standardized water : sediment volume ratio between 3 : 1 to 5 : 1. Based on the selected test medium volume ratio of 5 : 1, which proved to be the most suitable, the test weight of the studied samples was determined. Test and reference materials were tested weighing 20 mg per 102 ml of river water and sediment. The obtained results showed that MAPEG and L101 fillers had a significant effect on the biotic and abiotic decomposition of the tested PLA materials. However, the accuracy of the measurements was not satisfactory and the test requires further tests to improve the methodology.
Keywords
biodegradace, kyselina polymléčná, vodné aerobní prostředí, říční sediment, biologická spotřeba kyslíku
Kyselina polymléčná (PLA) je polymerní materiál, který v současné době hraje klíčovou roli při budování udržitelné bioekonomiky. Znalost biologické degradace PLA je zásadní pro zpracování plastových odpadů a zmírnění vážné energetické krize. V diplomové práci je shrnuta problematika a mechanismy týkající se biodegradabilních polymerů, také uvedena normovaná metoda stanovení biologické rozložitelnosti neplovoucích plastových materiálů v mořské sedimentární oblasti a zmíněny další existující metody stanovení bio-logické rozložitelnosti polymerních materiálů v různém prostředí. K charakterizaci PLA vzorků z hlediska jejich biologického rozkladu ve vodném aerobním prostředí byla použita zkušební metoda dle mezinárodní normy ISO 19679 a aplikovaná na říční sedimentární oblast. Nejprve byla provedena volba vhodného zkušebního média a následně proběhla optimalizace jeho dávkování pomocí screeningových testů. Zkušební sestava slepého stanovení byla spuštěna s normovaným objemovým poměrem voda : sediment mezi 3 : 1 až 5 : 1. Na základě zvoleného objemového poměru zkušebního média 5 : 1, který se prokázal jako nejvhodnější, byla určena testovací hmotnost studovaných vzorků. Zkušební i referenční materiály byly testovány o hmotnosti 20 mg na 102 ml říční vody a sedimentu. Ze získaných výsledků vyplynulo, že plnidla MAPEG a L101 měli významný vliv na biotický i abiotický rozklad testovaných PLA materiálů. Nicméně přesnost měření nebyla uspokojivá a zkouška si žádá další testy pro zlepšení metodiky.
Annotation in English
Polylactic acid (PLA) is a polymeric material that currently plays a key role in building a sustainable bioeconomy. Knowledge of the biological degradation of PLA is essential for the treatment of plastic waste and the mitigation of a serious energy crisis. The diploma thesis summarizes the problems and mechanisms related to biodegradable polymers, also presents a standardized method for determining the biodegradability of non-floating plastic materials in the marine sedimentary region and mentions other existing methods for determining the biodegradability of polymeric materials in various environments. To characterize PLA samples from the point of view of their biodegradation in an aqueous aerobic environment, a test method according to the international standard ISO 19679 was used and applied to the river sedimentary area. First, a suitable test medium was selected and then its dosage was optimized using screening tests. The blank test set-up was run with a standardized water : sediment volume ratio between 3 : 1 to 5 : 1. Based on the selected test medium volume ratio of 5 : 1, which proved to be the most suitable, the test weight of the studied samples was determined. Test and reference materials were tested weighing 20 mg per 102 ml of river water and sediment. The obtained results showed that MAPEG and L101 fillers had a significant effect on the biotic and abiotic decomposition of the tested PLA materials. However, the accuracy of the measurements was not satisfactory and the test requires further tests to improve the methodology.
Keywords
biodegradace, kyselina polymléčná, vodné aerobní prostředí, říční sediment, biologická spotřeba kyslíku
