BÁO cáo môn cơ sở SINH học TRONG xử lý CHẤT THẢI và SINH THÁI CÔNG NGHIỆP

 Sự phân hủy hiếu khí chậm của hầu hết các loại nhựa phổ biến ở dạng màng có khả năng xảy ra nhưng có thể là màng hóa học hoặc sinh học được sử dụng dày hơn so với được tìm thấy trong

BÁO CÁO MÔN CƠ SỞ SINH HỌC TRONG XỬ LÝ CHẤT THẢI VÀ

SINH THÁI CÔNG NGHIỆP

Giảng viên: Nguyễn Thị Gia Hằng

SỰ PHÂN HỦY SINH HỌC

CỦA NHỰA

NHÓM THỰC HIỆN: ROOM 5

1 TRƯƠNG VĂN KHẢI 1715161

2 HUỲNH VÕ MINH THƯ 18150316

3 NGUYỄN PHAN LAM TƯỜNG 18150388

4 TRƯƠNG THỊ TUYỀN 18150390

5 PHAN BẢO NGỌC 19150400

2

1 CẤU TRÚC VẬT LÝ CỦA NHỰA ẢNH HƯỞNG ĐẾN KHẢ NĂNG PHÂN HỦY

CỦA NHỰA

KHẢ NĂNG PHẢN ỨNG SINH HỌC CỦA NHỰA

HỦY CỦA NHỰA

Nội dung

3

1 CẤU TRÚC VẬT LÝ CỦA

NHỰA ẢNH HƯỞNG ĐẾN

KHẢ NĂNG PHÂN HỦY

4

Đã có nhiều cuộc nghiên cứu để đánh giá cấu trúc vật lý của nhựa:

 “Sự ăn mòn và thâm nhập bề mặt của cao su tự nhiên và cao su

polyisoprene tổng hợp bởi một ‘loại nấm màu đen, giống nấm men

và vi khuẩn màu hồng’.”– Nickerson (1969) cũng khẳng định.

 “Về cấu trúc vật lý của nhựa tổng hợp, mức độ tấn công của vi

sinh vật có thể là tác động của kích thước hạt hoặc đại phân tử hơn

là sức đề kháng nội tại.” – theo Clesceri (1996).

5

Qua những nghiên cứu trên có thể tóm lại một số kết luận:

 Kích thước hạt là yếu tố hạn chế ăn mòn

 Các vi khuẩn đất hiếu khí khác nhau có thể làm suy giảm chất dẻo

tổng hợp đặc biệt là có thể phân chia kích thước tối đa.

6

 Sự phân hủy hiếu khí chậm của hầu hết các loại nhựa phổ biến ở dạng

màng có khả năng xảy ra nhưng có thể là màng hóa học hoặc sinh học được sử dụng dày hơn so với được tìm thấy trong dòng MSW, điều này có thể làm giảm bằng chứng suy giảm sinh học.

 Sự thoái hóa sinh học của đất tăng lên khi tăng diện tích tiếp xúc của chất

dẻo (tức là giảm kích thước hạt).

7

2 CÁC SINH VẬT THAM GIA VÀO QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY SINH HỌC CỦA NHỰA

 Các sinh vật liên quan thường là vi khuẩn và

nấm.

 Trong các thử nghiệm, các điều kiện cần thiết

được tối ưu hóa cho các phản ứng hóa học liên

quan đến sự biểu hiện, tăng trưởng và tái tạo của

enzyme.

 Sự mất mát có thể được đo bằng sự sụt giảm

trọng lượng trên một đơn vị diện tích bề mặt do

sự tăng trưởng thường được diễn ra trên bề mặt

Hình 1: Vi khuẩn phân hủy nhựa

Nguồn ( https://

bom.to/p6Su7BAVok02oK)

 Nấm là có khả năng tấn công các chất hóa dẻo trong nhựa, tương tự ở vi khuẩn.

 Do sự hấp thụ nước thấp của nhựa trong đất, có khả năng hầu hết các cuộc tấn

công của các vi khuẩn quan trọng trong các bãi chôn lấp sẽ chỉ xảy ra khi các phần trong nhựa tiếp xúc mật thiết với đất ẩm hoặc nước rỉ rác.

 Các động vật gặm nhắm và côn trùng cũng là tác nhân trong việc tạo ra hạt

nhựa, giúp tăng bề mặt nhựa và giảm kích thước hạt.

10

Hình 2: Danh sách các

chủng vi sinh vật và các loại nhựa mà chúng phân huỷ (by Ghosh et al 2013)

11

3 SỰ BIẾN ĐỔI ĐA DẠNG CỦA CÁC LOẠI NHỰA

Hình 3: Cấu trúc của các loại nhựa thông thường

(nguồn: https://bom.to/wfpNu5CtwZNIeL )

đến sự phân hủy tương đối của vi sinh vật.

Ex: Trọng lượng phân tử tương quan với khả năng

chống lại sự tấn công của vi sinh vật và trọng

lượng nhựa thấp hơn dễ bị ảnh hưởng hơn Điều

này đã được chứng minh ở trường hợp của

polyurethanes, polyesters và polyethylenes.

13

 Các loại cao su tổng hợp thường có khả năng chống lại sự tấn công của vi sinh

vật tốt hơn

 Tỷ lệ giữa bề mặt tiếp xúc và trọng lượng càng cao, các công thức cao su tổng

hợp sẽ bị phân hủy khi chôn lấp trong đất càng nhanh.

 Trong điều kiện yếm khí, chỉ có cao su butyl, cao su neoprene, butyl và

silicone, bị ảnh hưởng bởi vi khuẩn khử sunfat.

 Nhiều polyme tự nhiên (cao su, xenlulo, lignin…) bị tấn công bởi các sinh vật

sinh học, đặc biệt là trong điều kiện hiếu khí, chúng bao gồm vi khuẩn, nấm, côn trùng và động vật gặm nhắm.

14

4 CÁC NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA KHẢ NĂNG PHẢN ỨNG SINH HỌC CỦA NHỰA

 Jones và cộng sự (1974) đã phát triển các phương pháp kiểm tra chất dẻo (PP,

PE, PS), đặt trong môi trường đất vườn, rừng, bãi rác (độ ẩm tương đối, 200C)

trong 6 tháng → Đất rừng có hoạt tính sinh học cao nhất, đất bãi rác là ít

nhất, tương ứng với hàm lượng carbon tương đối của đất.

Tốc độ phân hủy PP và PE trong đất vườn thực tế lần lượt là 11,3 và 8 năm

 Guillet và cộng sự (1974) kiểm tra sự phân hủy của PS cho thấy rằng sự phân

hủy sinh học đã xảy ra, nhưng tốc độ xác nhận quá chậm.Ước tính tốc độ phân hủy sinh học hoàn toàn của PS trong đất vườn (20-80 năm) và đất bùn (11-24 năm).

Thời gian thử nghiệm là yếu tố vô cùng quan trọng trong việc đánh

giá khả năng phân hủy sinh học của chất dẻo

16

 Albertsson (1988) đã tiến hành

một thử nghiệm chôn lấp đất ẩm,

có sục khí trong 10 năm, PE tiếp

xúc với ánh sáng UV trong 7 ngày

sẽ mất 0,3% trọng lượng dưới

dạng CO2 trong vòng 10 năm →

Tỷ lệ thất thoát tối đa trung bình

từ 0,02 đến 0,05% mỗi năm (cho

về một điểm khoáng hóa.

Yabannavar và Bartha (1994) thử nghiệm với các mẫu đất trong phòng thí nghiệm trong 3 tháng với các mẫu màng nhựa được chôn ở điều kiện pH, độ ẩm và hiếu khí tối ưu để phân hủy sinh học - các chỉ số CO2 đều cao

Phép đo CO2 phát sinh từ vật liệu nhựa đang trải qua quá trình phân hủy đã được chỉ ra là một phương pháp tương đối đáng tin cậy để định lượng khả năng phân hủy sinh học.

Hình 4: Quá trình phân hủy sinh học nhựa của vi

sinh vật.

(nguồn: https:// bom.to/vOdfNuMGBr6HbR)

 Việc giảm trọng lượng của nhựa dao động trong khoảng 1.2% tới 13.1% đối với

các nguyên liệu dùng làm túi đựng rác có nguồn gốc từ 3 loại nhựa PE, một túi mua sắm từ nhựa PE và hai loại nhựa PP và PVC dùng để bọc thực phẩm

 Sự phân rã của các chất làm dẻo và chất độn có trong nhựa, được cho là sự

phân hủy, có thể là nguồn gốc của việc giảm trọng lượng này.

 Hầu hết ở các loại nhựa bao gồm PE và PVC thì khối lượng phân tử thay đổi

không đáng kể

Thay đổi trọng lượng này được xem như là một thước đo chính xác hơn

về khả năng phân hủy sinh học

19

 Theo quy trình thử nghiệm mới của Hiệp hội Thử nghiệm Vật liệu Hoa Kỳ

(ASTM) về khả năng phân hủy sinh học của nhựạ và các loại màng nhựa không được coi là có thể phân hủy sinh học vì trọng lượng phân tử nhựa được chứng minh là không có sự thay đổi, tuy nhiên chôn lấp các màng nhựa này trong hơn

12 tuần đã dẫn đến việc giảm thêm trọng lượng phân tử màng túi rác PE

 Otake et al (1995) đã kết luận rằng: Công trình của Albertsson et al (1988) là

quá ngắn để ước tính tuổi thọ phân hủy sinh học thực tế của LDPE và cho rằng các thử nghiệm phân hủy sinh học cấp tốc không thể áp dụng trong những

trường hợp như vậy.

20

5 ẢNH HƯỞNG CỦA KHÔNG KHÍ VÀ HÀM LƯỢNG OXY

ĐẾN SỰ PHÂN HỦY CỦA

NHỰA

 Quá trình oxy hóa nhựa có thể xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt trong quá trình

đốt cháy

 Trong điều kiện oxy có hạn thì có thể hạn chế hoặc nâng cao mức độ tấn công

của các chất phản ứng khác nhau.

 “Đối với vi khuẩn sự hiện hiện của hàm lượng oxy chỉ dùng để hạn chế các loại

vi khuẩn có thể phát triển, đồng thời nitrate và sulfate trở thành chất nhận điện

tử cho vi khuẩn khử nitrate và sulfat thay cho oxy.” - Hawkins (1972) nhận xét

22

 Nồng độ CO 2 tăng cao so với không khí có thể

làm giảm tỷ lệ phân hủy của nhựa đã được phát

hiện ở các bãi chôn lấp thông thường.

 Vi khuẩn khử sulfate có thể phát triển trên các

vật liệu hữu cơ phức tạp và ăn mòn thép, do đó

chúng có thể giúp ích trong việc phân hủy các

chất dẻo trong các bãi chôn.”

 Scott (1992) cho biết về cơ bản thì nhựa khá là

“trơ” trong các bãi chôn.

23

Hình 5: Hình thái của chai nhựa khi

quá trình phân hủy diễn ra (Nguồn:

https:// bom.to/5JORSYF3s1xFMD)

24