Введение к работе
Актуальность проблемы утилизации полимеров обусловлена высокими темпами роста производства и потребления пластмасс, характерными для стран, развитых в промышленном отношении.
В России годовой уровень накопления полимерных отходов достигает 1 млн. т. При этом доля использования отходов в качестве вторичного сырья составляет всего 5 % и является характерной для промышленных полимерных отходов, имеющих длительный срок эксплуатации. Как следует из материалов первой Международной конференции по биоразлагаемым полимерам (Испания, 2007), объем производства полимерных материалов в Европе достигает 50 млн. т, из которых 10% используются вторично.
Несмотря на разнообразие методов утилизации «короткоживущих» полимерных материалов, не предполагающих их вторичное использование, в настоящее время широко применяемым способом является депонирование образующихся отходов. В этой связи интенсификация процессов деградации полимерных материалов на основе полиэтилена является весьма актуальной задачей.
В рамках диссертационных исследований выполнен проект № 9000 «Исследование биологической деструкции полимерных материалов» по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011 годы)» Министерства образования и науки Российской Федерации.
Кроме того, выполнение диссертационного исследования было поддержано грантом Германской службы академических обменов (DAAD) и Министерства образования и науки Российской Федерации в специализированной высшей школе г. Ганновера (Fachhochschule Hannover) (2010-2011 г.г.).
Цель работы состоит в исследовании и научном обосновании способов повышения биодеградации полимерных материалов на основе полиэтилена.
Для достижения поставленных целей необходимо было решить следующие задачи:
оценить активность микроорганизмов в процессе их развития на поверхности полимерных материалов;
проанализировать изменение свойств образцов полиэтилена в присутствии почвенных микроорганизмов;
предложить и экспериментально исследовать способы интенсификации процесса биодеградации исследуемых полимерных образцов;
на основе полученных результатов разработать принципиальную схему биологической деградации полимерных композиций на основе полиэтилена.
Научная новизна заключается в том, что научно обоснована и экспериментально подтверждена необходимость комплексной обработки полимерных материалов на основе полиэтилена для интенсификации процесса их дальнейшей биодеградации почвенными ассоциациями микроорганизмов. Результаты прове-
денных исследований свидетельствуют об увеличении скорости почвенной деградации предварительно обработанных полимеров в 3-4 раза.
Получены новые экспериментальные данные о деградации композиционных материалов на основе полиэтилена высокого давления с содержанием крахмала 2 % (масс.) под воздействием микробных культур, а также при использовании амилолитического ферментного препарата.
С использованием полученных новых экспериментальных данных разработана и предложена принципиальная схема обработки полимерных композиций полиэтилена с крахмалом перед их размещением на полигонах ТБО.
Практическая значимость. В работе проводилось исследование доступности к биологическому разрушению опытно-промышленных образцов полимерных композиционных материалов, произведенных в ОАО «Казаньоргсинтез».
Полученные результаты могут быть использованы в процессе утилизации отходов производства полимерных материалов на предприятии ЗАО «Казанский завод полимеров».
Применение предложенного способа предварительной обработки позволяет уменьшить объем полимерных отходов за счет деградации биодоступных компонентов. Показано, что комплексная физико-химическая и биологическая обработка полимерных образцов позволить в среднем в 3 раза сократить время их депонирования на полигонах ТБО.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на научных сессиях Казанского национального исследовательского технологического университета (2007-2010 гг.); ХП-ой и ХШ-ой международных конференциях «Синтез, исследование свойств, модификация и переработка высокомолекулярных соединений» (Казань, 2008, 2009 г.г.); ГХ-ой международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2008); международной научно-практической конференции «Биотехнология: экология крупных городов» (Москва, 2010).
Результаты научно-исследовательской работы, проведенной в рамках диссертации, отмечены грантом «50 лучших инновационных идей для республики Татарстан» (2009 г.) по программе инновационных проектов «Идея-1000» в номинации «Молодежный инновационный проект», а также именной стипендией ОАО «Татнефтехиминвест-холдинг».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных работ, из них - 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России, а также тезисы 16 докладов в материалах международных и российских конференций.
Личный вклад автора в работу состоит в непосредственном участии на всех этапах работы и обсуждения полученных результатов, подборе методик, написании статей и тезисов, участии в конференциях.
Структура и объем диссертации. Работа изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 20 таблиц и 60 рисунков. Диссертация состоит из
следующих разделов: введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения. Список литературы включает 181 наименования работ отечественных и зарубежных авторов.
