مطالعه زیست تخریب پذیری و اثرات زیست محیطی نانو چندسازهای سلولزی تحت شرایط کمپوست کنترل شده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد رشته حفاظت و اصلاح چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 استادیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 استاد، گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده علوم و مهندسی کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

4 دانش‌آموخته دکتری، گروه علوم و صنایع غذایی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، ایران

چکیده

هدف از این مطالعه بررسی تخریب زیستی نانو چندسازه‌های ساخته‌شده از پلی وینیل الکل و نانو الیاف سلولزی تحت شرایط کمپوست کنترل شده و ارزیابی کیفیت کمپوست نهائی بود. فیلم‌های نانو چندسازه بر پایه پلی وینیل الکل با مقادیر 5، 10، 20 و 30 درصد وزنی نانو الیاف سلولزی و با استفاده از نیتروژن مایع، خشک‌کردن انجمادی و پرس داغ تهیه شدند. نمونه‌ها به مدت 150 روز در داخل کمپوست تولیدی از پسماندهای آلی شهر کرج دفن شدند. تخریب زیستی نمونه‌ها بوسیله آزمون‌های بصری، کاهش وزن، میکروسکوپ الکترونی و طیف‌سنجی فروسرخ مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین اثرات سمیت نمونه‌های کمپوست بوسیله آزمون رشد گیاه (شاهی و اسفناج) ارزیابی گردید. مطالعه زیست تخریب‌پذیری فیلم‌های نانو چندسازه‌ها در طول کمپوست کردن نشان داد، مقدار تخریب فیلم‌های نانو چندسازه‌ها به مقدار نانو الیاف سلولزی بستگی دارد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز نشان داد، با افزایش مقدار نانو الیاف سلولزی مقدار تخریب (خلل و فرج و ترک ) در سطح نمونه‌ها افزایش یافت. آزمون سمیت با استفاده از رشد گیاه نشان داد که نمونه‌های کمپوست حاوی پلی وینیل الکل و نانو الیاف سلولزی، اثر بازدارندگی بر رشد هیچ یک از دو گیاه نداشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


-Alvarenga, P., Palma, P., Gonçalves, A.P., Fernandes, R.M., Cunha-Queda, A.C., Duarte, E. and Vallini, G., 2007. Evaluation of chemical and ecotoxicological characteristics of biodegradable Organic residues for application to agricultural land. Environment International, 33: 505–513.

-Andrary, A.L., 1989. Environmental degradation of plastics under land and marine exposure conditions. Proceedings of the Second International Conference on Marine Debris 2-7 April 1989. Honolulu. Hawaii.

-Azahari, N.A., Othman, N. and Ismail, H., 2011. Biodegradation studies of polyvinyl alcohol/corn starch blend films in solid and solution media. Journal of Physical Science, 22(2): 15–31.

-Bastioli, C., 1998. Properties and applications of Mater-Bi starch-based materials. Polymer Degradation and Stability, 59: 263–272.

-Campos, A.D., Marconato, J.C. and Martins-Franchetti, S.M., 2011. Biodegradation of blend films PVA/PVC, PVA/PCL in soil and soil with landfill leachate. Brazilian Archives of Biology and Technology, 54 (6): 1367-1378.

-Chiellini, E., Corrti, A., Danone, S. and Splaro, R., 2003. Biodegradation of polyvinyl alcohol based materials. Progress in Polymer Science, 28 (6): 963-1014.

-Deepa, B., Abraham, E., Pothan, L.A., Cordeiro, N., Faria, M. and Thomas, S., 2016. Biodegradable nanocomposite films based on sodium alginate and cellulose nanofibrils. Materials, 9: 2-11.

-Fourti, O., Jedidi, N., and Hassen, A., 2008. Behavior of main microbiological parameters and of enteric microorganisms during the composting of municipal solid wastes and sewage sludge in a semi Industrial composting plant. American Journal of Environmental Sciences, 4(8): 103-10.

-Fusako, k. and Hu, X., 2009. Biochemistry of microbial polyvinyl alcohol degradation. Applied Microbiology and Biotechnology, 84: 227-237

-Gohil, J.M., Bhattacharya, A. and Ray, P., 2006. Studies on the cross-linking of polyvinyl alcohol. Journal of Polymer Research, 13: 161-169.

-Kapanen, A. and Itavaara, M., 2001. Ecotoxicity tests for compost applications. Ecotoxicology and Environmental Safety, 49: 1–16.

-Leja, K. and Lewandowicz, G., 2010. Polymer biodegradation and biodegradable polymers–a review. Polish Journal of Environmental Studies, 19: 255-266.

-Mansur, H.S., Sadahira, C.M., Souza, A.N. and Mansur, A.A.P., 2008. FTIR spectroscopy characterization of polyvinyl alcohol hydrogel with different hydrolysis degree and chemically crosslinked with glutaraldehyde. Material Science and Engineering C, 28: 539-548.

-Matsumura S., Kurita H. and Shimokobe H., 1993. Anaerobic biodegradability of polyvinyl alcohol. Biotechnology Letters, 15:749-754.

-Mir Mohamad Sadeghi, G. and Miri, A., 20142014. Compostable polymers materials, first Ed., Amirkabir University Publications, Tehran, 326 p. (In Persian).

-Mollasalehi, S., 2013. Fungal biodegradation of polyvinyl alcohol in soil and compost environment Ph.D
Thesis, Faculty of Life Sciences, University of Manchester, 156 p.

-Muller, R.J., 2003. Biodegradability of Polymers: Regulations and methods for testing. Ed. A. Steinbuchel, CPL Press. UK. 365p.

-Qiu, K., 2012. Biobased and biodegradable polymer nanocomposites. Ph.D. Thesis, Faculty of the Graduate School, Cornell University, 184 p.

-Ramesh Babu N.G., Anitha, N. and Hema Kalai Rani R., 2010. Recent trends in biodegradable products from biopolymers. Advanced Biotech, 9: 30-34.

-Rhim, J.W., Hong, S.I. and Ha, C.S., 2009. Tensile, water vapor barrier and antimicrobial properties of PLA/nanoclay composite films. LWT Food Science and Technology, 42: 612–617.

-Roohani, M., Kord, B., Motie, N. and Sharari, M., 2014. Biodegradation behaviors off cellulose nanocrystals-PVA nanocomposites. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 5(2): 1-13.

-Rudnik, E., 2008. Compostable polymer materials, first Ed., Elsevier Ltd, 211p.

-Shah, A.A., Hasan, F., Hameed, A. and Ahmed, S., 2008. Biological degradation of plastics: A comprehensive review. Biotechnology Advances, 26: 246–265.

-Silverio, H.A., Flauzino Neto, W.P. and Pasquini, D., 2013. Effect of incorporating cellulose nanocrystals from corncob on the tensile, thermal and barrier properties of polyvinyl alcohol nanocomposites. Journal of Nanomaterials, 2013: 1-9.

-Standard practice for conducting early seedling growth tests, Annual Book of ASTM Standards, E 1598.

-Standard test method for determining aerobic biodegradation of plastic materials under controlled composting conditions, Annual Book of ASTM Standards, D5338-98, 1998.

-Vegter, A.C., Barletta, M., Beck, C., Borrero, J., Burton, H., Campbell, M.L., Costa, M.F., Eriksen, M., Eriksson, C. and Hamann, M., 2014. Global research priorities to mitigate plastic pollution. Impacts on marine wildlife, 25 (3): 225–247.

-Yavuz, H. and Babac, C., 2003. Preparation and Biodegradation of Starch/Polycaprolactone Films. Journal of Polymers and the Environment, 11 (3): 107-113