Фотоиндуцированное повышение эффективности биодеструкции полипропиленов

и микроорганизмов
увеличить степень хрупкости, ослабить связи внутри молекул полимера за счет воздействия ультрафиолетового излучения
увеличить скорость разложения за счет фотостимуляции роста микроорганизмов-деструкторов полипропилена

Задачи проекта:

исследователей показано, что полипропиленовые материалы лучше подвергаются биодеструкции после воздействия УФ-излучением с длинами волн 220-270 нм.
Группа авторов (Aravinthan et al., 2014) использовала для обработки полипропелена УФ-излучение 225 нм в течении 6 дней. В качестве биодеструкторов были выбраны Bacillus flexus, B. subtilis и Pseudomonas azotoforman. Итогом исследования являлся тот факт, что разложение полипропилена, обработанного УФ излучением, происходило более эффективно. Наблюдалась гравиметрическая потеря веса полипропилена на 1,45 - 1,95% .
[Aravinthan et al. Synergistic growth of Bacillus and Pseudomonas and its degradation potential on pretreated polypropylene // Preparative Biochemistry and Biotechnology. 2014. Vol. 8 (11). Р.3-4.] Исследование Dogan (2021) показало, что облучение УФ приводит к уменьшению толщины пластика на 12%
[Dogan M. Ultraviolet light accelerates the degradation of polyethylene plastics // Microscopy research and technique. 2021. Vol. 1 (84). P. 2-9].

Рисунок 1. Биодеградация полипропилена после облучения УФ (Aravinthan et al., 2014)

Derrick Yong, Elizabeth Mei Yin Lee обнаружили, что численность популяций Bacillus pumilus увеличивается в ответ на облучение колоний рентгеновским излучением дозами ниже 13 Гр, энергией 50, 100 и 150 кэВ (причем чем больше энергия, тем больше эффект); Исследователи объясняют это активацией спор бактерий вызванной изменениями в проницаемости мембраны, что способствует притоку питательных веществ [Thi Mai Hoa Ha et al. Activation and inactivation of Bacillus pumilus spores by kiloelectron volt X-ray irradiation // PLoS One. 2017. Vol. 12. P.8-12].
2. Imran Khan исследовал микробиоту кишечника мышей и обнаружил, что дальнее инфракрасное излучение с длинной волны 1420 нм со средним коэффициентом излучения 85,61% и уровнем энергии фотонов 12,4 МэВ–1,7 эВ активирует рост некоторых бактерий [Khan I. et al. Far infrared radiation induces changes in gut microbiota and activates GPCRs in mice // Journal of Advanced Research. 2020. P.147-151].

Мировые исследования, на которых основывается проект:

Рисунок 2. Стимуляция роста Bacillus pumilus под действием излучения (Hoa Ha et al., 2017)

или отходов производства полипропиленовых материалов
Коррозия полипропиленовых материалов под воздействием УФ-излучения

Шаг 2 Стимуляция активности микроорганизмов-деструкторов
Активация метаболических процессов в клетках микроорганизмов под действием ИК-излучения
Повышение гидрофильности фрагментов разрушенного полипропилена для дальнейшего растворения в воде и последующей полной деструкции

Основываясь на данных литературы и сведениях, полученных нами в предыдущих экспериментах, можно предложить следующую схему для достижения максимально эффективной, быстрой и безотходной биодеградации полипропиленов.

чего химические связи в молекуле полипропилена становятся менее прочными

рода Bacillus на среде с присутствием полимеров

их численность, что ускоряет разложение полимера

Экспериментальная часть

микроорганизмов среда может быть использована, поскольку будет безопасна как с биологической, так и с химической точки зрения.

Экспериментальная часть

излучателей и биореакторов на мусороперерабатывающих предприятиях
Высокая скорость роста бактерий и степень деструкции полимера
Безопасность метода, поскольку используются микроорганизмы – представители естественных биоценозов почвы