2021-12-13 571 蘇州和塑美
從可降解材料降解過程中,可以看出微生物降解只是降解過程的一個關鍵步驟,材料從聚合物降解成水和二氧化碳需要經過很多過程。其中內在因素包括材料自身的結構、聚合物分子量、材料的結晶程度、材料的親疏水性;外部調教包括環境溫度、光照、濕度、含氧量、pH值、其他有機質含量、微生物等。
除了材料本身固有的性質,外界環境條件對材料的降解過程也是至關重要。我們既可以通過控制外界環境條件抑制材料的降解,也可以控制合適的條件加速材料的降解。
首先,溫度和濕度不僅會影響聚合物的水解速度(溫、濕度越高,水解速度越快),還會影響微生物降解材料的速度。另外,環境中水分的pH也會從兩個方面影響材料的降解過程,偏酸或偏堿環境都會加速材料的水解,但過酸或過堿的環境都會影響微生物的生長,并且特定的降解菌株都需要合適的pH值范圍。長時間的持續光照可以引發聚合物發生光降解,降低聚合物的分子量,光降解速度相對緩慢,且不能將材料最終降解成水和二氧化碳。
但是材料在光降解后會變脆、變細,有利于材料的生物降解過程。氧氣的含量主要決定材料是發生好氧降解還是厭氧降解,一般來說,好氧降解過程中材料最終會降解成水和二氧化碳,而厭氧降解則會有部分甲烷生產。材料所處環境的有機質含量決定著其周圍微生物的含量,微生物越多,代謝越旺盛,則材料的降解速度也越快。微生物種類也能決定材料的降解速度,因為并不是所有的微生物都能降解可降解塑料,以聚乳酸PLA為例,只有不到0.04%種類的微生物能夠降解PLA。并且不同的微生物種類其降解能力也不一樣。
聚合物結構主要影響材料是否能被降解,而外界環境的影響對材料的降解速度至關重要,通常可降解塑料袋或餐具埋在土壤中需要幾年甚至十幾年才能完全降解,但在堆肥條件下只需要幾個月就能完全降解。因此,了解可見各級材料的降解機理,摸清影響材料降解的影響因素,對于指導可降解材料制品的設計、生產、保存、使用和處理具有十分重要的意義。
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