Publicação
Biodegradation of PHA/PBAT packaging materials by soil microorganisms
| Resumo: | Nas últimas décadas, polímeros biodegradáveis têm sido estudados como uma solução promissora para superar a poluição por plástico, com novos produtos desenvolvidos no sentido de responder às questões ambientais, mantendo as propriedades necessárias para aplicações específicas. Isso inclui o uso de polímeros biodegradáveis, como polihidroxialcanoatos (PHAs), com outros polímeros, como o polibutileno adipato tereftalato (PBAT), que é compostável. Esses materiais raramente são avaliados em termos de biodegradação para identificar se de facto são mais sustentáveis. O objetivo deste trabalho foi analisar a biodegradação aeróbia de filmes bicamada PHAs/PBAT, em solo. A biodegradação aeróbica de filmes bicamada de polihidroxibutirato-co-hidroxivalerato (PHBV)/PBAT e polihidroxibutirato (PHB)/PBAT (27 °C), atingiu 46 ± 3 % em 7 meses e 47 ± 1 % em 6 meses, respetivamente. Todas as análises indicaram que a camada PHBV (ou PHB) desapareceu dos resíduos finais. O PBAT contribuiu para os resultados com claros sinais de biodegradação. Dois fungos isolados e identificados como espécies de Aspergillus e três espécies, estreitamente relacionadas com Streptomyces coelicoflavus, Clonostachys rosea e Aspergillus insuetus foram indicados pela primeira vez como degradadores de PHBV ou PHB, respetivamente. Notavelmente, dois fungos estreitamente relacionados com Purpureocillium lilacinum e Aspergillus pseudodeflectus foram isolados e identificados como degradadores de PBAT. A decomposição do filme PHBV/PBAT, provocou a alterações significativas na diversidade taxonómica da comunidade microbiana. Foi também testada a influência de 3 fatores abióticos principais na biodegradação do filme PHB/PBAT. A abordagem baseada num Desenho Rotacional Composto Central revelou que temperaturas mais altas (37 °C < 45 °C) melhoraram a biodegradação e 60 % da capacidade de retenção de humidade produziu resultados semelhantes aos recomendados pelas normas oficiais. Foi desenvolvido um modelo de previsão da biodegradação do filme PHB/PBAT para solos e condições idênticas, que gerou resultados reprodutíveis. Finalmente, monoculturas e co-culturas dos 2 degradadores mesofilos de PBAT com filmes PHB/PBAT ou PBAT confirmaram que ambos degradam PBAT, mas degradam preferencialmente PHB. Os resultados, forneceram informações sobre a biodegradação dos filmes no solo, demonstrando o seu potencial para substituir plásticos convencionais, e revelaram a importância de diferentes fatores abióticos no processo. Embora o PBAT seja mais difícil de biodegradar, os dois fungos descobertos, abrem a oportunidade a novas estratégias de biodegradação no local ou fora dele. |
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| Autores principais: | Fernandes, Miguel Ângelo Cavaleiro |
| Assunto: | Biodegradação aeróbica Desenho Rotacional Composto Central Microbioma do solo Polibutileno adipato tereftalato Polihidroxialcanoatos Aerobic biodegradation Central Composite Rotational Design Polybutylene adipate terephthalate Polyhydroxyalkanoate Soil microbiome Engenharia e Tecnologia::Biotecnologia Ambiental |
| Ano: | 2023 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Nas últimas décadas, polímeros biodegradáveis têm sido estudados como uma solução promissora para superar a poluição por plástico, com novos produtos desenvolvidos no sentido de responder às questões ambientais, mantendo as propriedades necessárias para aplicações específicas. Isso inclui o uso de polímeros biodegradáveis, como polihidroxialcanoatos (PHAs), com outros polímeros, como o polibutileno adipato tereftalato (PBAT), que é compostável. Esses materiais raramente são avaliados em termos de biodegradação para identificar se de facto são mais sustentáveis. O objetivo deste trabalho foi analisar a biodegradação aeróbia de filmes bicamada PHAs/PBAT, em solo. A biodegradação aeróbica de filmes bicamada de polihidroxibutirato-co-hidroxivalerato (PHBV)/PBAT e polihidroxibutirato (PHB)/PBAT (27 °C), atingiu 46 ± 3 % em 7 meses e 47 ± 1 % em 6 meses, respetivamente. Todas as análises indicaram que a camada PHBV (ou PHB) desapareceu dos resíduos finais. O PBAT contribuiu para os resultados com claros sinais de biodegradação. Dois fungos isolados e identificados como espécies de Aspergillus e três espécies, estreitamente relacionadas com Streptomyces coelicoflavus, Clonostachys rosea e Aspergillus insuetus foram indicados pela primeira vez como degradadores de PHBV ou PHB, respetivamente. Notavelmente, dois fungos estreitamente relacionados com Purpureocillium lilacinum e Aspergillus pseudodeflectus foram isolados e identificados como degradadores de PBAT. A decomposição do filme PHBV/PBAT, provocou a alterações significativas na diversidade taxonómica da comunidade microbiana. Foi também testada a influência de 3 fatores abióticos principais na biodegradação do filme PHB/PBAT. A abordagem baseada num Desenho Rotacional Composto Central revelou que temperaturas mais altas (37 °C < 45 °C) melhoraram a biodegradação e 60 % da capacidade de retenção de humidade produziu resultados semelhantes aos recomendados pelas normas oficiais. Foi desenvolvido um modelo de previsão da biodegradação do filme PHB/PBAT para solos e condições idênticas, que gerou resultados reprodutíveis. Finalmente, monoculturas e co-culturas dos 2 degradadores mesofilos de PBAT com filmes PHB/PBAT ou PBAT confirmaram que ambos degradam PBAT, mas degradam preferencialmente PHB. Os resultados, forneceram informações sobre a biodegradação dos filmes no solo, demonstrando o seu potencial para substituir plásticos convencionais, e revelaram a importância de diferentes fatores abióticos no processo. Embora o PBAT seja mais difícil de biodegradar, os dois fungos descobertos, abrem a oportunidade a novas estratégias de biodegradação no local ou fora dele. |
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