تجزیه زیستی پلیمرهای مصنوعی (پلی اتیلن و پلی پروپایلن)

1. سمینار کارشناسی ارشد تجزیه زیستی پلیمرهای مصنوعی (پلی اتیلن و پلی پروپایلن) استاد راهنما: جناب آقای دکتر پوربابایی استاد درس: جناب آقای دکتر حیدری ارایه: عاطفه اسماعیلی تابستان1389

2. مقدمه ما تنها يك كره زمين براي زيست داريم و اين كره مي‌بايد براي صدها و هزارن نسل ديگر زنده و پويا باقي بماند. حذف پويايي و دوباره‌زايي كره زمين در دراز مدت نابودي نسلهاي آتي و در كوتاه مدت فقر و نا اميدي را به همراه مي‌آورد و تعجب اينكه تنها موجودي كه مي‌تواند مرگ كره زمين را به همراه آورد و پويايي زندگي آن را به مخاطره اندازد « انسان » اشرف مخلوقات است. پلاستيك، ‌به عنوان يك نوآوري بشر در قرن بيستم، منشا بسياري از تحولات مثبت در جهان شده است. در طی 30 سال گذشته، مواد پلاستیکی نقش مهمی را در تغییر شکل زندگی مردم ایفا نمودهاند و میزان مصرف آنها در جوامع توسعه یافته و در حال توسعه همچنان در حال افزایش است.

3. مقدمه هرآنقدر كه توليد انواع مختلف پلاستيك‌ها و كاربرد آن گسترش پيدا كرد به همان ميزان مظلوميت كره خاكي خود را شاهد بوده‌ايم كه به ‌چه‌سان در طول ساليان دراز، محل دفن ميلياردها تن از محصولات پلاستيكي بوده است. براستي با بحران پلاستيك‌هاي مصرف شده كه در محيط زیست رها شده‌اند و علاوه بر بدمنظره كردن طبيعت، آسيب‌هاي جبران‌ناپذيري بر مسيرهاي جريان آزاد آب‏‌، صدمه بر حيوانات و آلوده‌سازي خاك را به همراه دارد چه بايد كرد؟ از این رو در این مطالعه، مروری بر تجزیه پلیمرهای مصنوعی (پلاستیکها) بخصوص از منظر زیستی خواهیم داشت.

4. تعاریف پلیمر: مشتق شده از یک لغت يوناني به معناي قسمتهاي بسيار ( بسيار=polyو قسمت ها = meros: ماکروملکول های متشکل از ملکول های کوچک (سالارآملی,1383). • پلاستیک: • از واژه یونانی plastikosبه معنی قادر به قالب در آمدن در اشکال مختلف مشتق شده است .(Joel, 1995 ) • پلیمرهای مصنوعی بت قابلیت ذوب و شکل پذیری تحت دما و فشار پایین • زنجیره های بلند ملکولهای پلیمریک دست ساز بشر (Scott, 1999 ). • تولید جهانی سالانه، 140 میلیون تن پلیمرهای مصنوعی (Shimao, 2001). • تولید 57 میلیون تن ضایعات پلاستیکی در سال در مقیاس جهانی (Kathiresan, 2003; Bollag etal, 2000). پلاستیک های مورد استفاده در صنایع بسته بندی: پلی اتیلن (PE)، پلی پروپایلن (PP) پلی استایرن (PS)، پلی وینیل کلراید (PVC)، پلی اورتان (PUR) و پلی اتیلن ترفتالات (PET).

5. مزایای مواد پلاستیکی: • مقاومت در برابر خوردگی های فیزیکی و شیمیایی و شرایط جوی • عایق حرارت و الکتریسیته • سبک بودن • قیمت پایین • معایب مواد پلاستیکی: • بحران آلودگی سفید بدلیل افزایش دراماتیک تولید و فقدان زیست تجزیه پذیری (Albertssonetal., 1987). • سد کنندگی مسیر جریان آبها • مرگ و میر حیوانات دریایی در اثر بلعیدن قطعات پلاستیکی (سالانه یک میلیون پرنده دریایی و حدود 100000 جانور دریایی همچون دولفینها، لاکپشتها، پنگوئنها و انواع نرمتنان • ممانعت از ورود نور خورشید به خاک در اثر تجمع روی زمین مرگ ریز موجودات مفید خاک کاهش حاصلخیزی خاک

6. معایب مواد پلاستیکی: • آزاد شدن ترکیبات اسیدی از پلاستیک ها تخریب خصوصیات شیمیایی خاک کاهش حاصلخیزی خاک • وجود سرب و کادمیوم به عنوان مواد افزودنی در پلی اتیلن • آزاد شدن استالدهید از پلی اتیلن ترفتالات • بحث سوزاندن پلاستیک ها و خطرات آن پلی اتیلن (PE): پلی اتیلن، پلیمری متشکل از زنجیرههای بلند مونومرهای اتیلن است، که بر اساس میزان انشعابات و دانسیتهاش، به انواعی چون: پلی اتیلن با دانسیته کم (سبک)، متوسط، زیاد (سنگین)، پلیاتیلن خطی با دانسیته کم و پلیاتیلن با دانسیته بسیار کم تقسیم بندی میشود. موارد کاربرد: ساخت انواع لوله، کیسه های متنوع پلاستیکی، بشکه های حمل مواد شیمیایی، بطریهای پلاستیکی جهت نگهداری شیر، روغن، آب میوه، انواع اسباب بازی و ..

7. 1) پلیاتیلن با دانسیته کمLow Density Poly Ethylene: • وجود زنجیره ها و شاخه های بلند و کوتاه بسیار بدلیل فرآیند فشار بالای تولید • پایین بودن درجه بلورینگی • انعطاف پذیری خوب • نقطه ذوب و چگالی پایین (3- g.cm94 /0- 9/0) • استفاده در صنایع فیلم سازی

8. 2) پلیاتیلن خطی با دانسیته کم Linear LowDensity Poly Ethylene ملکول های با ساختار خطی بدنه اصلی و اتصال گروه های آلکیلی بصورت شاخه کاهش درجه بلورینگی و چگالی نسبت به پلی اتیلن با دانسیته بالا (g.cm30/94 -0/9) استفاده در ساخت عایق سیم و کابل و کیسه های میوه و زباله

9. 3) پلیاتیلن با دانسیته بسیار کم: با ساختاری مشابه LDPE، اما حضور شاخه های کوتاه بیشتر کاهش درجه بلورینگی و چگالی نسبت به پلی اتیلن با دانسیته پایین (3-g.cm 9 /0-86/0) کاربرد: ساخت لوله های پزشکی و صنایع بسته بندی گوشت پلیاتیلن با دانسیته بالاHigh Density Poly Ethylene وجود ساختار خطی و عدم حضور انشعاب افزایش انسجام، مقاومت شیمیایی و چگالی نسبت به پلی اتیلن با دانسیته پایین (g.cm-396 /0) موارد کاربرد: ساخت لوله های آب، ژئومبرن ها، میز و صندلی، ظروف مواد شوینده و قطعات الکتریکی.

10. پلی پروپایلن (PP) • پلیمری با ساختار خطی، متشکل از مونومرهای پروپایلن (پروپن)، با درجه بلورینگی حدواسط LDPE و HDPE. • موارد کاربرد: تولید الیاف، لوازم خانگی و صنعتی، موکت، فرش ماشینی، صنایع اتومبیل و لوله های سبز • این پلیمر، از لحاظ نحوه جهت گیری و قرارگیری گروه های متیل بر روی زنجیره اصلی، به سه دسته طبقه بندی میشود: • پلیپروپایلن ایزوتاکتیک (Isotactic PP) • معمول ترین فرم پلی پروپایلن، با جهت گیری مشابه تمامی گروههای متیل بر روی زنجیره اصلی حداکثر پیوندهای واندروالس بین زنجیره ها و افزایش مقاومت

11. پلیپروپایلن آتاکتیک (Atactic PP) • جهت گیری تصادفی گروه های متیل بر روی زنجیره اصلی ظهور بی نظمی و پیوندهای واندروالس ضعیف بین زنجیره ها و پایین ترین میزان مقاومت و نقطه ذوب در بین سایر انواع • پلیپروپایلن سیندیوتاکتیک ( (Syndiotactic PP • جهت گیری مشابه گروه های متیل بر روی زنجیره اصلی بصورت یک در میان و برقراری پیوندهای واندروالس محکم، میزان مقاومت و نقطه ذوبی به مقدار حدواسط دو نوع دیگر

12. پر مصرف ترین پلیمرها در ایران و جهان: پلی اتیلن، با تولید سالانه، 51 میلیون تن، پر مصرف ترین پلیمر در جهان است. پس از آن، پلی پروپایلن با تولید سالانه 31 میلیون تن و پلی استر (پلی اتیلن ترفتالات) و پلی وینیل کلراید، در جایگاه دوم تا چهارم قرار دارند (سالارآملی، 1383). ایران با رشد 44 درصدی ظرفیت، بیشترین رشد ظرفیت پلیمرهای اساسی را در منطقه داراست. پس از ایران، کشورهای قطر و عربستان، به ترتیب با 23 و 13 درصد رشد ظرفیت، در مقام دوم و سوم قرار دارند (سالارآملی، 1383). اما از لحاظ نوع محصول، بیشترین رشد ظرفیت، مربوط به پلی اتیلن ترفتالات، پلی پروپایلن و پلی اتیلن است.

13. تجزیه پلاستیکها (پلیمرهای مصنوعی): هر گونه تغییر فیزیکی یا شیمیایی در پلیمر در اثر فاکتورهای محیطی مانند نور، گرما، حرارت، رطوبت، شرایط شیمیایی و یا فعالیت بیولوژیکی تحت عنوان تجزیه پلاستیک محسوب میشود. در حقیقت، فرآیندهای القا کننده تغییر در خصوصیات پلیمر، به سبب واکنشهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی، که نتیجه آن، شکست پیوند، تغییر شکل شیمیایی و تشکیل گروه های عملکردی است، به عنوان تجزیه پلیمر دسته بندی شده اند (Shah etal, 2008). تجزیه زیستی پلیمرها(polymer biodegradation): تجزیه زیستی، فرآیندی است که توسط آن، اجزای آلی از طریق میکروارگانیسمهای زنده شکسته میشوند.

14. قبلاً، تجزيه زيستي بعنوان تجزيه مواد توسط عمل ميكروارگانيسم‌ها تعريف ميشد. اين عمل منجر به چرخه درآمدن كربن، معدني شدن مواد آلي(‌CO2 و H2O و نمكها) و توليد زیست­توده تازه ميشود (Dommergues & Mangenton, 1972). • در حال حاضر، پيچيدگي تجزيه زيستي بهتر شناخته شده و نميشود آنرا براحتي خلاصه كرد (Belal, 2003; Grima, 2002). • تجزيه زيستي مواد پليمريك شامل مراحل مختلفي است و این پروسه مي‌تواند در هر مرحله متوقف شود (Pelmont, 1995). • این مراحل عبارتند از: • زوال زیستی (biodeterioration) • قطعه قطعه شدن زیستی (biofragmentation) • جذب (assimilation)

15. اما، در طبيعت، فاكتورهاي زیستی و غيرزیستی بطور سينرژيستي براي تجزيه مواد آلي، ايفاي نقش ميكنند. مطالعات متعدد راجع به تجزيه زيستي برخي پليمرها نشان ميدهد كه تجزيه غير زيستي جلوتر و مقدم‌تر از جذب ميكروبي است (Kister et al, 2000; Proikakiset al, 2006). در نتيجه، تجزيه غير زيستي نبايد ناديده گرفته شود. مشاركت عوامل غير زيستي در تجزیه: در معرض قرارگرفتن مواد پلیمریک در شرایط بیرون (outdoor) ایجاد تغییرات مکانیکی، شیمیایی و حرارتی، با درجه اهمیت بیشتر و کمتر در مواد تغییر توانایی مواد پلیمریک برای تجزیه زیستی

16. در اغلب نمونه‌ها، پارامترهاي غيرزيستي در سست كردن ساختار پليمريك شركت ميكنند، و مواد در اين راه، متوجه تغييرات ناخواسته‌اي ميشوند (Helbling et al, 2006;Ipekoglu et al, 2007). گاهي اوقات، اين پارامترهاي غيرزنده يا بعنوان فاكتورهاي سينرژيستي يا براي شروع پروسه تجزيه زيستي مفيدند (Jakubowicz et al, 2006). مطالعه نقش و مشاركت شرايط غير زنده براي تخمين بهتر پايايي مواد پليمريك ضروري است. 1) تجزیه مکانیکی: تجزيه مكانيكي ميتواند بخاطر كمپرس شدن، تنش و كشش يا نيروهاي برشي اتفاق بيفتد. در مقياس ماكروسكوپي، خسارات و آسيب‌ها بطور فوری و ناگهاني قابل مشاهده نيستند (Duval, 2004)، اما در مقياس مولكولي، تجزيه ميتواند شروع شود. فاكتورهاي مكانيكي در طول فرایند تجزيه زيستي غالب نيستند اما خسارات مكانيكي میتواند تجزيه را فعال كند يا سبب تشدید آن شود .(Briassoulis, 2005)

17. 2) تجزیه نوری: مواد زيادي، حساس به نور هستند. حساسیت پلیمرها به تجزیه نوری مربوط به توانایی جذب بخش مضر پرتو توپوسفریک خورشید است که شامل پرتوافکنیUV-B(nm315-295) و پرتوافکنی UV-A (nm400-315)، مسئول تجزیه نوری مستقیم است. جذب پرتوهای پر انرژی بخش ماوراءبنفش فعال شدن و بر انگیخته شدن الکتون ها اکسیداسیون و شکست پلیمر ایجاد تغییراتی در وزن ملکولی پلیمر، شکسته شدن، ترک خوردن، سفید شدن و تغییر رنگ (Olayan etal,1996).

18. افزودن عمدی ساختارهای ملکولی حساس به نور، به چهارچوب پلیمر، جهت القای تجزیه نوری (Kounty et al, 2006; Wiles & Scott, 2006) و استفاده از این استراتژی برای تولید پلیمرهای با قابلیت تجزی پذیری بالاتر (Schyichuket al, 2001; Weiland et al, 1995). تجزیه حرارتی (گرمایی): زوال و تخریب ملکول در نتیجه زیاد گرم شدن (overheating)است. در دمای بالا، اجزای ستون زنجیره بلند پلیمر میتواند شروع به جدا شدن کند، (شکست ملکولی) و با یکی دیگر از ملکولها برای تغییر خصوصیات پلیمر واکنش دهد.

19. تجزیه شیمیایی: • اکسیژن به عنوان قوی ترین محرک شیمیایی تجزیه مواد (Briassoulis, 2005). • هیدرولیز (Muller et al, 1998 Yi et al, 2004; Tsuji & Ikada, 2000;). • قابلیت بیشتر ساختارهای آمورف برای تجزیه، نسبت به چهارچوب های ملکولی کریستالی زوال زیستی (biodeterioration): زوال زيستي يك تجزيه سطحي و ظاهري است كه خصوصيات شيميايي، فيزيكي و مكانيكي مواد را تغيير ميدهد. زوال زيستي اساساً نتيجه فعاليت ميكروارگانيسم رشد كننده روي سطح و يا داخل مواد است (.(Hueck, 2001; Walsh, 2001.

20. ميكروارگانيسم‌هاي شركت كننده در زوال زيستي بسيار متنوع‌اند و متعلق به باكتريها، پروتوزوآ، جلبك‌ها، قارچها و گروه گلسنگ‌ها اند (Wallstrom et al, 2005). آنها ميتوانند كنسرسيوم‌اي با يك ساختار سازمان یافته كه بيوفيلم ناميده ميشود تشكيل دهند (Gu, 2003). اين حصير ميكروبي كه بعنوان سينرژيسم عمل ميكند، خسارات جدي ای را روي مواد مختلف بر مي‌افكند (Flemming 1998, GU et al, 1996a,b, 1997, 1998a,b, 2007). • میکروارگانیسم ها از طرق مختلف در زوال زیستی شرکت میکنند: • طریقه فیزیکی • طریقه شیمیایی • و مسیر آنزیمی • راه فیزیکی زوال زیستی توسط میکروارگانیسم ها: • چسبیدن به سطح پلیمر از طریق تولید لعابی از پلی ساکاریدها (Capitelli et al, 2006). • نفوذ میسلیوم میکروارگانیسم های رشته ای بدرون مواد ایجاد ترک و افزایش سایز منافذ (Bonhomme et al, 2003).

21. 2) راه شیمیایی زوال زیستی توسط میکروارگانیسم ها: • تولید پلیمرهای برون سلولی (سورفاکتانت ها) تسهیل نفوذ گونه های میکروبی • تجمع آلاینده های اتمسفریک بدلیل حضور لعاب توسعه میکروارگانیسم ها بر سطح پلیمر (Zanardini et al, 2000). • نبتروزوموناس نیتروز اسید • تولید اسیدهای آلی توسط باکتری های شیمیولیتوتروف نیتروباکتراسید نیتریک • تیوباسیلوس اسید سولفوریک • (Rubio et al, 2006; Crispim & Gaylard, 2005 Robert et al, 2002; Braams & Wanscheid, 2000;).

22. تولید اسیدهای آلی توسط باکتری های شیمیوارگانوتروف مانند اسید اگزالیک، گلوکونیک، گلوتاریک، سیتریک و فوماریک (Jenings & lysek, 1996). • نقش اسیدهای مذکور: • تثبیت و رسوب کاتیون ها از ماتریکس پلیمر (Warscheid & Braams, 2000). • تعامل با اجزای سازنده پلیمر و افزایش فرسایش سطح (L)ugauskaset al, 2003. • ایفای نقش، بعنوان منبع کربن برای قارچ ها و باکتری ها ی رشته ای جهت توسعه میسلیوم (Hakkarainen et al, 2000). • جذب کاتیونهای آهن و منگنز توسط برخی باکتری های • شیمیولیتوتروف وقارچها توسط واکنشهای اکسیداسیون • (Pelmont, 2005) • پروسه های اکسیداسیون: • ترشح آنزیمهای برون سلولی چون پروکسیدازها اکسیداسیون • کاتیون ها و تجزیه هیدروکربن ها • (Enoki et al, 1997, 1897; Zapanta & Tien, 1997; otsuka et al, 2003; Hofrichter, 2002).

23. 3) راه آنزیمی زوال زیستی توسط میکروارگانیسم ها: برخی مواد با اینکه بعنوان پلیمرهای سرسخت در نظر گرفته میشوند (مانند پلی اورتان، PVC و پلی آمید)، هدف زوال زیستی قرار میگیرند.( Shah et al, 2008; Szostak-kotawa 2004; Howard, 2002; Shimao, 2001). آسیب پذیری میکروبی این پلیمرها به بیوسنتز لیپاز، اوره آز، استراز و پروتئاز نسبت داده میشود ( Flemming, 1998; Lugaoskas et al, 2003). آنزیم های درگیر در زوال زیستی برای شکست پیوندهای خاص و ویژه، نیاز به حضور کوفاکتور دارند (یعنی کاتیونهای موجود در ماتریکس مواد و کوآنزیم های سنتز شده توسط میکروارگانیسم ها) (Pelmont, 2005).

24. راه های تخمین زوال زیستی: ارزیابی تغییر شکل های ماکروسکوپیک: (زبر و نا صاف شدن سطح، ایجاد سوراخ و ترک، تغییر رنگ و توسعه میکروارگانیسم ها روی سطح (Bikiaris et al, 2006; Lugauskas et al, 2003; Kim et al, 2006b; Rosa et al, 2006). آزمایشات استاندارد شده ای جهت برآورد زوال زیستی توسط کلونیزاسیون میکروارگانیسم ها روی پتری دیش وجود دارد (NF X41-513,ASTM G21-70, ASTM G22-76, ISO 846, ISO 11266; NF x41-514 Krzan et al,2006). استفاده از تکنیک های آنالیتیکی مکمل برای تصحیح آنالیزها ( میکروسکوپ فوتویونیک (Tchmutin et al, 2004)، میکروسکوپ الکترونی (Preeri et al, 2003, Ki & park, 2001; Peltola et al, 2000; Hakkarainen et al, 2000; Tserki et al, 2006; Marques calvo et al, 2006; Kim et al, 2006b; Zhao et al, 2005) و میکروسکوپی پلاریزه (Tsuji et al, 2006). میکروسکوپی اتمیک فورس (atomicforce) میتواند برای مشاهده توپولوژی سطح پلیمر استفاده شود (Chanprateep et al, 2006).

25. 2) اندازه گیری کاهش وزن: این روش بطور پیوسته برای تخمین زیست تخریب پذیری استفاده میشود. این روش برای تست­های زیست تخریب­پذیری درجا استاندارد شده است (NF EN ISO 13432; ISO 14852; Krzen et al, 2006; ISO 14855 Krzen et al, 2006). 3) ارزیابی تغییر خصوصیات رئولوژیک زوال زیستی درونی میتواند توسط تغییر خصوصیات رئولوژیکی ارزیابی شود (Van de velde & Kiekens, 2002)، مقاومت کششی با یک تستر کششی (Tsuji et al, 2006; Kim et al, 2006b; Ratto et al, 1999)، طول و امتداد در شکست توسط یک تستر مکانیکی (Tserki et al, 2006)، درصد طویل شدگی و ارتجاعی بودن توسط آنالیزهای حرارتی مکانیکی دینامیک (Domenek et al, 2004) اندازه گیری میشود. 4) تولید محصول: تولید گلوکز به دنبال ادعای تجزیه مواد پلیمریک حاوی سلولوز (Aburto et al, 1999).

26. قطعه قطعه شدن زیستی (biofragmentation): یک پدیده لازم برای رخداد بعدی است که جذب نامیده میشود. میکروارگانیسم ها روشهای مختلفی برای شکست پلیمرها دارند. آنها آنزیمهای ویژه ای ترشح و یا تولید رادیکالهای آزاد میکنند.قطعه قطعه شدن زیستی، اساسا توسط آنزیم ها انجام میشود که خود به طرق مختلفی صورت می پذیرد: • هیدرولیز آنزیمی: • قطعه قطعه شدن بیولوژیکی (زیستی) اساساً توسط آنزیم هایی رهبری میشود که متعلق به اکسید رداکتازها و هیدرولایزها هستند. سلولازها، آمیلازها و کوتینازها هیدرولازهایی هستند که براحتی توسط میکروارگانیسم های خاک برای هیدرولیز پلیمرهای طبیعی فراوان (مانند سلولز، نشاسته و کوتین) سنتز میشوند. • اکسیداسیون آنزیمی: • زمانیکه واکنش های شکست توسط آنزیم های ویژه، سخت هستند (یعنی نواحی کریستالی، مناطق آبگریز، موانع فضایی)، سایر آنزیم ها در تغییر شکل ساختار ملکولی درگیر میشوند: • منواکسیژنازها و دی اکسیژنازها تولید گروه های پروکسیل و الکل تسهیل قطعه قطعه شدن • پروکسیدازها (هموپروتئین ها) (Hofrichter,2002) • اکسیدازها (متالوپروتئین های حاوی اتم های مس

27. اکسیداسیون رادیکالی: افزودن یک گروه هیدروکسیل و تشکیل گروه­های کربوکسیل و کربونیل سبب افزایش قطبیت ملکول میشود. افزایش خاصیت آبدوستی تسهیل حمله بیولوژیکی بهر حال، ساختار­های کریستالی و شبکه­های ملکولی با نظم بالا (Muller et al, 1998) بدلیل محدودیت دسترسی به بخش­های درونی این ساختار ها، برای حمله آنزیمی مناسب نیستند. راه های تخمین قطعه قطعه شدن زیستی: هنگامي يك پليمر بعنوان یک پلیمر قطعه قطعه قطعه شده در نظر گرفته ميشود که مولكولهاي با وزن مولكولي پائين در محيط كشف شوند. تكنيك آناليزي كه اغلب براي تمييز دادن اليگومرها با وزن مولكولي مختلف استفاده ميشود، GPC است که كروماتوگرافي اخراج سايز (SEC) نیز ناميده ميشود (Preeti et al, 2003; Ki & Park, 2001; Hakkarainen et al, 2000; Ratto et al, 1999; Bikiaris et al, 2006; Marten et al, 2005; Rizzarelli et al, 2004; Kawai et al, 2004; Marquies _ Calvo et al, 2006 ).

28. HPIC و GC معمولاً براي شناسايي مونومرها و اليگومرها در محیط مايع (Araujo et al, 2004; Gattin et al, 2002) يا در يك فاز گازي (Witt et al, 2001) بكار ميروند. تغييرات شيميايي عملكردي براحتي توسط FTIR رديابي ميشوند (Kim et al, 2006b; Nagai, et al, 2005). تست های آنزیماتیک جهت برآورد تمایل طبیعی برای دپلیمریزه کردن سوبسترا در محیط مایع (Bikiaris et al, 2006; Marten et al, 2005; Rizzarelli et al, 2004; Cerda-Cuellar et al, 2004). تست منطقه شفاف (clear zone test) (Abou zeid, 2001 Belal, 2003;) جذب: جذب يك پديدة منحصر بفرد است كه در آن يك اتحاد واقعي از اتمهاي قطعات پليمريك، درون سلولهاي ميكروبي وجود دارد. بطور طبيعي، مولكولهاي جذب شده ممكن است نتیجه زوال زيستي و يا قطعه قطعه شدن زيستي گذشته باشد.

29. در درون سلول، مولكولهاي انتقال يافته، از طريق مسير كاتابوليكي اكسيده ميشوند كه بسته به توانايي‌هاي ميكروبي براي رشد در شرايط هوازي يا بيهوازي، منتهي به توليد آدنوزين تري فسفات (ATP) و عناصر تشكيل دهنده ساختار سلولي میشود. راه های تخمین پدیده جذب: جذب بطور کلی توسط متدهای تنفس سنجی استاندارد شده برآورد میشود (Krzan et al, ISO14852)، که شامل اندازه­گیری مصرف اکسیژن یا تصاعد Co2 است (Pagga, 1997). کاهش اکسیژن از طریق کاهش فشار ردیابی میشود (Mossartdier-Nageotte et al, 2006) . شناسایی گازهای متصاعد شده توسط GC به تحقق می انجامد. این تکنیک برای تخمین تصاعد CO2 نیز استفاده میشود اما در بیشتر موارد، FTIR ترجیح داده میشود (Lefaux et al, 2004; Itavaara & Vikman, 1995). کمیت CO2در یک محلول قلیایی برای تشکیل رسوب بدام می­افتد. هیدروکسید اضافی با یک محلول اسیدی تیتر میشود (Peltola et al, 2000; Calmon et al, 2000). تنها روش برای اثبات جذب در محیط­های پیچیده استفاده از یک پلیمر برچسب زده شده با رادیوها برای انجام تنفس سنجی CO214 است (Rasmussen et al, 2004; Reid et al, 2001). بهرحال، این تست خطرناک و گران نیاز به اتاق آزمایشگاهی ویژه، تجهیزات خاص و تکنیک­های متوالی دارد و بعلاوه، زمان بر است.

30. مروری اجمالی بر مطالعات انجام شده در زمینه تجزیه زیستی پلی اتیلن و پلی پروپایلن: بدنبال تحقیقاتی که اخیرا در جهت بررسی زیست تخریب پذیری پلی اتیلن (پلاستیک) با کمک و استفاده از میکروارگانیسم های مختلف صورت گرفته است، سویه های توانمندی شناسایی و معرفی شده اند. بسیاری از محققین نشان دادند که پلاستیک ساخته شده از مخلوط پلی اتیلن و نشاسته، در خاک تخریب پذیر است، اما این پروسه بی نهایت آهسته پیش میرود (Swift, 1993).تلقیح با میکروارگانیسم، میتواند این پروسه را در خاک تشدید کند.

31. Orhan &Buyukgungorدر سال 2000، تاثیر قارچ Phanerochatechrysosporiumسویه (34541ATCC ) را در افزایش تخریب پذیری فیلم های پلیاتیلن مخلوط با نشاسته (12%) در محیط خاک ارزیابی کردند و با تلقیح نمونه های خاک با قارچ مذکور و اختلاط نمونهها با فیلمهای پلاستیک پلیاتیلن/ نشاسته، در پی مقایسه نمونههای خاک تلقیح شده با قارچ، با نمونه شاهد، یافتند که تخریب فیلم مخلوط پلیاتیلن/ نشاسته در خاک تلقیح نشده کمتر از خاک تلقیح شده با قارچ، در طول یک دوره 6 ماهه بود. آنها نشان دادند که این قارچ، جزء اصلی فعال در میکروفلورای خاک است. میزان CO2 متصاعد شده از خاک تلقیح شده با این جدایه، افزایش تدریجی را طی 40 روز نشان داد

32. Gilanetal, 2004)) باکتریRhodococcusruber سویه 208C را جداسازی کردند که قادر به مصرف پلی اتیلن به عنوان تنها منبع کربن است. این سویه، پلی­اتیلن را با نرخ 86/0% در هفته تخریب میکند. آبگریزی این سویه، آنرا قادر به تشکیل بیوفیلم متراکم روی سطح پای اتیلن ساخته و در نتیجه، قابلیت آنرا برای تجزیه زیستی بهبود می بخشد. باکتریها در بیوفیلم بسیار متفاوت از حالت پلانکتونی شان میشوند ( Stoodley etal, 2002) و اغلب یک توالی توسعه یافته تشکیل دهنده ساختارهای چند سلولی پیچیده (میکروکلونی) که توسط شبکه ای از کانالهای آب احاطه میشود را نشان میدهند (Tolker, 2000-Nielson & Molin,). از آنجا که پلی اتیلن در محلولهای آبی نامحلول است، باکتریهای تولیدکننده بیوفیلم می توانند در تخریب زیستی آن موثرتر باشند. شواهد، اثبات کننده همبستگی بین کمبود کربن و آبگریزی باکتری در تحقیقات گذشته گزارش شده است (Sakharovskietal, 1999).

33. مشخص شده که سطوح باکتریایی در محیط های فقیر از نظر کربن نسبت به محیط های حاوی کربن آبگریزتر و چسبنده تر میشوند و احتمالا قابلیت دسترسی پایین به منبع کربن در محیط کشت باکتری رودوکوکوس روبر، که حاوی پلی اتیلن بعنوان تنها منبع کربن بود، تعاملات هیدروفوبیک و توسعه بیوفیلم را افزایش و تخریب زیستی پلی اتیلن را بهبود بخشیده است. توانایی رودوکوکوس روبر برای تشکیل بیوفیلم روی سطوح پلی اتیلن، به آبگریزی سطوح سلولهایش نسبت داده شده است.

34. Lee etal, 1991نیز توانایی گونه Phanerochate و استرپتومایسس تخریب کننده لیگنین را در تجزیه ترکیبات پلی اتیلن در فیلم های مخلوط پلی اتیلن/ نشاسته گزارش کردند . Hadad etal, 2005باکتری ترموفیلیکborstelensisBrevibacillus سویه 707 را از خاک جداسازی کردند که قادر به مصرف پلی اتیلن منشعب با دانسیته کم، به عنوان تنها منبع کربن و در نتیجه، تجزیه آن بود. انکوباسیون پلی اتیلن با این باکتری در 30 روز تحت دمای 50 درجه سانتیگراد، وزن ملکولی پلی اتیلن را 11% کاهش داد. به علاوه، این محققین، تاثیر پیش تیمار اکسیداسیون نوری را نیز بر تخریب زیستی پلی اتیلن بررسی کردند و نشان دادند که پلی اتیلنی که قبل از تلقیح با باکتری، تحت اکسیداسیون نوری با U.V واقع شده بود، حداکثر تخریب زیستی را نشان داد که علت آن، تشکیل بقایای کربونیل در طی اکسیداسیون نوری است که براحتی توسط باکتری به مصرف میرسد.

35. یک اثر سینرژیستی بین اکسیداسیون نوری و تخریب زیستی پلی اتیلن یافت شده است (Albertssonetal, 1978). دلیل افزایش زیست تخریب پذیری پلی اتیلن در پیش تیمار اکسیداسیون نوری، افزایش خاصیت هیدروفیلیک سطوح آن به دنبال تشکیل گروه های کربونیل طی اکسیداسیون نوری است که میتوانند توسط میکروارگانیسم ها به مصرف برسند (Cornell et al, 1984 Albertsson,1978, 1980,).

36. (Kaczmareketal, 2005)، تجزیه زیستی پلی پروپایلنایزوتاکتیک حاوی 30-5 درصد سلولوز را همراه با پیش تیمار اکسیداسیون UV در خاک بررسی کردند و تغییرات ناشی از تجزیه نوری و بیولوژیکی را از طریق تست های کششی و اسپکتروسکوپیFTIR و تغییرات مرفولوژی سطح را از طریق میکروسکوپ الکترونی (SEM) ارزیابی کردند و مشاهده نمودند که تجزیه زیستی و نوری مخلوط پلی پروپایلن/ سلولوز در مقایسه با پلی پروپایلن خالص بسیار شدیدتر است و آنالیزهایFTIR و SEMدو تکنیک مفید برای تخمین تغییرات سطح پلیمر در طول تجزیه می باشند..