Využití termické analýzy pro zhodnocení vlivu biodegradace polyhydroxyalkanoátů na zemědělsky využívanou půdu

Use of thermal analysis to assess the impact of biodegradation of polyhydroxyalkanoates on agricultural soils

conference proceedings

Czech

Produkce plastů se neustále zvyšuje [1], existují různé strategie, které usilují o zastavení tohoto růstu. Zřetelná je snaha nahrazovat syntetické plasty rozložitelnými alternativami. Tyto materiály jsou označovány jako biodegradabilní plasty a nalézají uplatnění v různorodých odvětvích. Nejčastěji jsou z nich vytvořeny mulčovací folie, obalové materiály a jednorázové nádobí [8 – 10]. Předpokládá se, že se působením mikroorganismů v přírodním systému rychle rozloží [2]. Biodegradace v reálných podmínkách nemusí probíhat dokonale, což může být doprovázeno vznikem mikrobioplastů [3-4]. Vliv syntetických mikroplastů na terestrický ekosystém je již zkoumán [5-7], ale prozatím chybí důkladný výzkum v oblasti vlivu biodegradace a mikrobioplastů na vlastnosti půdního systému. Je důležité zaměřit se nejen na ovlivnění biotické složky půdy, ale i na změny abiotických vlastností tohoto systému. Prvotní studie vlivu biodegradabilních polymerů na vlastnosti půdy nastínily možné ovlivnění složení půdního mikrobiálního společenstva a cyklů živin v půdě. Rozložitelný plast je pro půdní mikroorganismy zdrojem uhlíku, ale zároveň tento organismus potřebuje další živiny (dusík, fosfor), které čerpá z půdy, čímž snižuje jejich obsah v systému [11-12]. Mikrobioplasty mohou mít vliv i na zádrž vody v půdě. Pilotní výzkum ovlivnění vodního režimu byl proveden na rašelině, která má vysoký obsah půdní organické hmoty, jež se podílí na zádrži vody v půdě. Přídavek mikroplastů poly(R-3-hydroxybutyrátu), zkráceně P3HB, způsobil snížení výparné entalpie vody z půdy, z čehož vyplývá, že je tato matrice náchylnější k vysychání [13]. Prozatím je známo málo informací o vlivu biodegradabilních plastů na abiotickou část terestrického systému. Tato práce prezentuje výsledky našeho výzkumu zaměřeného na zhodnocení vlivu biodegradace polyhydroxyalkanoátů na zemědělskou půdu, s cílem přispět k rozšíření našich znalostí o roli biodegradabilních mikroplastů v půdním prostředí. Půda je poměrně složitou matricí, což v kombinaci s různými typy biodegradabilních polymerů, znesnadňuje objasnění vlivu těchto materiálů [3].

The production of plastics is constantly increasing [1], there are various strategies that seek to to halt this growth. There are clear efforts to replace synthetic plastics with degradable alternatives. These materials are referred to as biodegradable plastics and are finding applications in a variety of sectors. They are most commonly used in mulch films, packaging materials and disposable tableware [8 - 10]. It is believed that the action of microorganisms in natural system rapidly decompose [2]. Biodegradation may not take place perfectly in real conditions, which may be accompanied by the formation of microbioplasts [3-4]. Effect of synthetic microplastics on the terrestrial ecosystem has already been investigated [5-7], but so far there is a lack of thorough research in the area of on the impact of biodegradation and microbioplasts on soil system properties. It is important to focus on not only on the impact on the biotic component of the soil, but also on changes in the abiotic properties of the soil system. Initial studies on the effect of biodegradable polymers on soil properties have outlined possible influence on soil microbial community composition and soil nutrient cycles. Degradable plastic is a source of carbon for soil microorganisms, but at the same time the organism needs additional nutrients (nitrogen, phosphorus), which it draws from the soil, reducing their content in the system. [11-12]. Microbiofilms can also affect water retention in the soil. Pilot research on the influence of of the water regime was carried out on peat, which has a high content of soil organic matter that which contributes to soil water retention. Addition of microplastics poly(R-3-hydroxybutyrate), abbreviated P3HB, caused a reduction in the evaporative enthalpy of water from the soil, making the matrix more susceptible to drying [13]. For now, little is known about the effect of biodegradable plastics on the abiotic part of terrestrial system. This paper presents the results of our research aimed at to evaluate the impact of biodegradation of polyhydroxyalkanoates on agricultural soils, with the aim of contribute to expand our knowledge of the role of biodegradable microplastics in the soil environment. Soil is a relatively complex matrix, which in combination with different types of biodegradable polymers, makes it difficult to elucidate the impact of these materials [3]. Translated with www.DeepL.com/Translator (free version)

DSC, termogravimetrie, PHB, mikroplasty, bioplasty, půda

DSC, thermogravimetry, PHB, microplastics, bioplastics, soil

DENKOVÁ, P.; KAMENÍKOVÁ, E.; BRTNICKÝ, M.; HAMMERSCHMIEDT T.; FOJT J.; HOLÁTKO J.; KINTL A.; KUČERÍK, J.

27. 1. 2022

ČSCh, z.s.

Pardubice

978-80-88307-09-9

Termoanalytický seminář - sborník příspěvků

1

6