Proces vzniku mikroplastů při degradaci plastů v modelových podmínkách

Abstract

Předložená disertační práce se věnuje studiu vzniku mikroplastů (MPs), které jsou generovány degradací plastových materiálů. Cílem práce bylo navrhnout a sestavit laboratorní aparaturu pro degradaci plastů. Pomocí této aparatury byly v modelových podmínkách simulovány degradační procesy na vybraných typech plastů, konkrétně na PE sáčku, PET láhvi, PS kelímku, 2 biologicky rozložitelných taškách od různých výrobců a biologicky rozložitelném HDPE sáčku. Plasty byly po dobu jednoho roku vystaveny kombinovaným účinkům UV záření, působení destilované vody a jejímu pohybu. Dílčím cílem bylo detekovat a identifikovat vzniklé mikročástice. Vzorky makroplastů a vody s obsahem mikročástic byly odebírány každé tři měsíce a analyzovány pomocí úbytku hmotnosti makroplastů, mikroskopie a μ-FTIR analýzy extrahovaných mikročástic z vody. Úbytek hmotnosti makroplastů byl u konvenčních plastů zanedbatelný (méně než 2 %) a u bioplastů znatelný (až 36 %). Celkově bylo odebráno 240 mikročástic, z nichž 101 byly identifikovány jako mikroplasty, tj. syntetické polymery a aditiva. Výsledky ukázaly, že konvenční plasty generují zpravidla méně mikročástic než bioplasty, přičemž nejvíce se ve vzorcích vyskytoval materiál HYTREL 7246. U konvenčních plastů se navíc často generovaly mikročástice o jiném složení než hlavní polymer původního materiálu. Barevnost mikročástic vesměs odpovídala barvám původních materiálů, v malém množství případů však byly nalezeny i mikročástice, jejíchž barvy byly zcela odlišné. Nejčastěji nalezeným tvarem mikročástic byly fragmenty a vlákna. Tato disertační práce poskytuje cenné informace i nové poznatky o degradaci plastů a bioplastů, což je oblast s dosud omezeným množstvím komplexních vědeckých prací.

The presented dissertation focuses on the study of microplastic (MPs) formation generated by the degradation of plastic materials. The aim of the work was to design and build a laboratory apparatus for plastic degradation. Using this apparatus, degradation processes were simulated under model conditions on selected types of plastics, specifically a PE bag, PET bottle, PS cup, 2 biodegradable bags from different manufacturers and a biodegradable HDPE bag. The plastics were exposed to combined effects of UV radiation, distilled water and its movement for one year. A secondary objective was to detect and identify the generated microparticles. Samples of macroplastics and water containing microparticles were sampled every three months and analyzed using macroplastic weight loss, microscopy and μ-FTIR analysis of extracted microparticles from the water. The weight loss of macroplastics was negligible for conventional plastics (less than 2%) and significant for bioplastics (up to 36%). A total of 240 microparticles were collected, of which 101 were identified as microplastics, i.e., synthetic polymers and additives. The results showed that conventional plastics generally generate fewer microparticles than bioplastics, with HYTREL 7246 material being the most common in the samples. Additionally, microplastics of different compositions than the main polymer of the original product were often generated in conventional plastics. The color of the microparticles generally matched the colors of the original materials, but in a small number of cases, microparticles of completely different colors were found. The most commonly found shapes of microparticles were fragments and fibers. This dissertation provides valuable information and new insights into the degradation of plastics and bioplastics, a field with a limited number of comprehensive scientific studies to date.