Роль аммиака в деструкции полипропиленкарбоната в условиях ускоренного компостирования

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Сополимеризацией рацемического пропиленоксида и диоксида углерода под действием саленового комплекса кобальта и хлорида бис-(трифенилфофсин)иминия) синтезирован атактический поликарбонат с содержанием карбонатных звеньев выше 99%. Изучена его биодеструкция в условиях ускоренного компостирования. Показано, что аммиак является основным абиотическим деградантом при компостировании полипропиленкарбоната. При этом деструкция полимера протекает с невысокой скоростью, сопровождается постепенным уменьшением его молекулярной массы и приводит к образованию пропиленгликоля.

Толық мәтін

Рұқсат жабық

Авторлар туралы

Е. Черникова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: chernikova_elena@mail.ru
Ресей, Москва; Москва

Е. Трофимчук

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Ресей, Москва

В. Миронов

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Ресей, Москва

К. Ефремова

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Ресей, Москва

А. Плуталова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Ресей, Москва

Е. Лысенко

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Ресей, Москва

А. Асаченко

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Ресей, Москва; Москва

С. Ржевский

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Ресей, Москва

М. Топчий

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Ресей, Москва

И. Белецкая

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Ресей, Москва

Әдебиет тізімі

  1. Pilapitiya P.G.C.N.T., Ratnayake A.S. // Cleaner Mater. 2024. V. 11. № 100220.
  2. Chamas A., Moon H., Zheng J., Qiu Y., Tabassum T., Jang J.H., Abu-Omar M., Scott S.L., Suh S. // ACS Sust. Chem. Eng. 2020. V. 8. № 9. P. 3494.
  3. Dey S., Veerendra G.T.N., Babu P.S.S.A., Manoj A.V.P., Nagarjuna K. //Biomed. Mater. Devices. 2024. V. 2. P. 70.
  4. Li Y., Tao L., Wang Q., Wang F., Li G., Song M. // Env. Health. 2023. V. 1. № 4. P. 249.
  5. Hussain M.A., Mishra S., Agrawal Y., Rathore Y. D. , Chokshi N.P. // Interactions. 2024. V. 245. № 126.
  6. Harkal V.A., Deshmukh S. P. // GSC Bio. Pharm. Sci. 2023. V. 25. № 2. P. 107.
  7. Shen M., Song B., Zeng G., Zhang Y., Huang W., Wen X., Tang W. //Env. Pollution, 2020. V. 263. Pt A. № 114469.
  8. Qin Y., Wang X. // Biotech. J. 2010. V. 5, P. 1164.
  9. G Luinstra.A., Borchardt E. // Adv. Polym. Sci. 2012. V. 245. Р. 29.
  10. Qin Y., Wang X. // In Green Chemistry and Chemical Engineering/Ed. by B.Han, T.Wu. New York: Springer, 2019. P. 323.
  11. Kernbichl S., Rieger B. // In Engineering Solutions for CO2 Сonversion/Ed. by T.R.Reina, H.Arellano-Garcia, J.A.Odriozola. Weinheim: Wiley‐VCH, 2021. Ch. 16. P. 385.
  12. Li X., Meng L., Zhang Y., Qin Z., Meng L., Li C., Liu M. // Polymers. 2022. V. 14. Art. 2159.
  13. Chernikova E.V., Beletskaya I.P. // Russ. Chem. Rev. 2024. V. 93. № 2. RCR5112.
  14. Inoue S., Koinuma H., Tsuruta T. // Makromol. Chem. 1969. V. 130. № 1. P. 210.
  15. Demirel Y. // J. Chem. Eng. Proc. Technol. 2015. V. 6 (3). Art. 1000236.
  16. Global Polypropylene Carbonate (PPC) Market Insights, Forecast to 2030, 2024; https://reports.valuates.com/market-reports/QYRE-Auto-28M476/global-polypropylene-carbonate-ppc
  17. Bora D., Dutta H., Saha B., Reddy Y.A.K., Patel R., Verma S.Kr., Sellamuthu P.S., Sadiku R., Jayaramudu J. // Mater. Today Commun. 2023. V. 37. Art.107304.
  18. Muthuraj R., Mekonnen T. // Macromol. Mater. Eng. 2018. Art.1800366.
  19. Bahramian B., A. Fathi, Dehghani F. // Polym. Degrad. Stab. 2016. V. 133. P. 174.
  20. Varghese J.K., Na S.J., Park J.H., Woo D., Yang I., Lee B.Y. // Polym. Degrad. Stab. 2010. V. 95. № 6. P. 1039.
  21. Jung J.H., Ree M., Kim H. // Catalysis Today. 2006. V. 115. № 1–4. P. 283.
  22. Kawaguchi T., Nakano M. , Juni K. , Inoue S. , Yosida Y. // Chem. Pharm. Bull. 1983. V. 31. № 4. P. 1400.
  23. Du L. C., Meng Y. Z., Wang S. J., Tjong S.C. // J. Appl. Polym. Sci. 2004. V. 92. № 3. P. 1840.
  24. Szymanek I., Cvek M., Rogacz D., Żarski A., Lewicka K., Sedlarik V., Rychter P. // Int. J. Mol. Sci. 2024. V. 25. № 653.
  25. Tran T.N., Mai B.T., Setti C., Athanassiou A. // ACS Appl. Mater. Interf. 2020. V. 12. № 41. P. 46667.
  26. Hwang Y., Ree M., Kim H. // Catalysis Today. 2006. V. 115. № 1–4. P. 288.
  27. M Beck-Broichsitter. // Polym. Degrad. Stab. 2020. V. 177. Art. 109186.
  28. Luinstra G.A. // Polym. Rev., 2008. V. 48. P. 192.
  29. Yang H.-S., Cho W. Y., Seo Y. H., Chae J.-H., Lee P. C., Lee B. Y., Lee I.-H. // J. Polym. Sci. 2024, 1. https://doi.org/10.1002/pol.20240529
  30. Wang L., Li Y., Yang J., Wu Q., Liang S., Liu Z. // Int. J. Mol. Sci. 2024. V. 25. Art. 2938.
  31. Artham T., Doble M. // Macromol. Biosci. 2008. V. 8. P. 14.
  32. Trofimchuk E., Ostrikova V., Ivanova O., Moskvina M., Plutalova A., Grokhovskaya T., A Shchelushkina., Efimov A., Chernikova E., Zhang S., Mironov V. // Polymers, 2023. V. 15. Art. 4017.
  33. Rzhevskiy S.A., Shurupova O.V., Asachenko A.F., Plutalova A.V., Chernikova E.V., Beletskaya I.P. // Int. J. Mol. Sci. 2024, V. 25. Art. 10946.
  34. V. Mironov, E. Trofimchuk, A. Plutalova // Bioresource Techn. 2024. V. 410. Art.131288.
  35. Rzhevskiy S.A., Shurupova O.V., Asachenko A.F., Belov N.M., Plutalova A.V., Trofimchuk E.S., Toms R.V., Chernikova E.V., Beletskaya I.P. // Mendeleev Commun. 2024. V. 34. № 6. P. 878.
  36. Mironov V.V., Trofimchuk E.S., Zagustina N.A. , Ivanova O.A., Vanteeva A.V., Bochkova E.A., Ostrikova V.V., Zhang S. // Appl. Biochem. Microbiol. 2022. V. 58. P. 665.
  37. Driver J.G., Owen R.E., Makanyire T., Lake J.A., McGregor J., Styring P. // Front. Energy Res. 2019. V. 7. № 88.
  38. Mani F., Peruzzini M., Stoppioni P. // Green Chem. 2006. V. 8. P. 995.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. Samples of PPK in porous sponges (a) and as part of a compost mixture from food waste (b) in a biodegradation experiment in reaction vessels. Colour figures can be viewed in the electronic version

Жүктеу (605KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. MMR curves of polypropylene carbonate: 1 - initial (P1); 2 - pressed at 130 °C (P2); 3, 4 - P2 after composting for 7 (3) and 28 days (4)

Жүктеу (93KB)
Метадеректер
4. Fig. 3. 1H NMR (a) and 13C NMR (b) spectra of PPK in CDCl3; 1 - P1, 2 - P2

Жүктеу (203KB)
Метадеректер
5. Scheme 1

Жүктеу (51KB)
Метадеректер
6. Fig. 4. Dynamics of changes in composting parameters in the experiment to study biodegradation of PPC in food waste: temperature inside the chamber (1) and environment (2) (a), CO2 (b), H2S (c), mass fraction of moisture in the substrate (d), N-NH4 content in the substrate (1) and condensate (2) (e); pH of the substrate (f), content (g) and composition of volatile organic compounds (VOCs) in the condensate (h)

Жүктеу (471KB)
Метадеректер
7. Fig. 5. 1H NMR spectra of polypropylene carbonate in CDCl3 after composting for 7 (a) and 28 days (b)

Жүктеу (382KB)
Метадеректер
8. Fig. 6. Photographs of the PPK sample before (a) and after composting for 7 (b), 15 (c) and 28 days (d)

Жүктеу (885KB)
Метадеректер
9. Fig. 7. SEM micrographs of the surfaces of ACC samples before (a) and after composting for 7 (b) and 28 days (c). The arrow indicates microbial accumulation

Жүктеу (703KB)
Метадеректер
10. Fig. 8. Integral (a) and differential (b) TGA curves of MPC samples before (1) and after composting for 7 (2) and 28 days (3), and after incubating MPC for 7 days in water at 65 °C (4) or over 10% ammonia solution at room temperature (5)

Жүктеу (173KB)
Метадеректер
11. Fig. 9. MMR curves of PPK film before (1) and after treatment with water at 65 °C (2) and ammonia for 7 days at 25 °C (3) and 12 h at 100 °C (4)

Жүктеу (82KB)
Метадеректер
12. Fig. 10. SEM micrographs of the surface of the RPC sample after incubation for 7 days in water at 65 °C (a) or over 10% ammonia solution at room temperature (b).

Жүктеу (521KB)
Метадеректер
13. Fig. 11. 1H NMR spectrum of the solution under experimental conditions with H2O signal suppression: a - heating at 70 °C for 5 h; b - comparison of signals in the region of 1.5-2.2 m.d. after heating at 70 °C for 5 (1), 20 h (2), and additional heating at 100 °C for 12 h (3)

Жүктеу (223KB)
Метадеректер
14. Fig. 12. 1H NMR spectrum in D2O of the product of heating PPK in aqueous ammonia solution at 70°C for 5 h in the absence (a) and presence (b) of ammonium carbonate additive

Жүктеу (206KB)
Метадеректер
15. Scheme 2

Жүктеу (93KB)
Метадеректер
16. Scheme 3

Жүктеу (86KB)
Метадеректер

© Russian Academy of Sciences, 2024