Vật liệu chôn được chuẩn bị trong phòng thí nghiệm theo tiêu chẩn, thông thương dùng loại phân thượng phẩm. Mẫu đất thường để ở điều kiện chuẩn 4 tuần trước khi dùng và có thể được bổ sung thêm phân nhằm tăng thêm khả năng hoạt động của vi sinh vật. Hoạt động của vi sinh vật được thử nghiệm bằng sử dụng miếng vải cotton. Độ bền kéo đứt của nó có thể giảm 90% trong 10 ngày chôn trong đất. Hiện tại chưa có các vật liệu so sánh được đề nghị. Tuy nhiên đối với chất dẻo thì ta có thể đo một tính chất mô tả khả năng phân hủy chúng bằng vi sinh vật. Đất chứa mẫu được giữ ở nheeit độ ổn định trong 28 ngày cho đến 12 tháng . Hàm lượng ẩm thông thường 20 – 30%. Nên giữ cho đất không quá ướt cũng không quá khô để duy trì hoạt động tối ưu của vi sinh vật. Mẫu được lấy lên đánh giá sự thay đổi tính chất cơ học hoặc sự hư hỏng bề mặt bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM). Các yế tố vật lý như sự phân mảnh, sự gãy vỡ cũng được đánh giá trong thử nghiệm này. Sau cùng, các mẫu có thể được dùng để “làm mồi” cho vi sinh vật tham gia vào quá trình phân hủy. Những vi sinh vật này sau khi đã được tách lập và đặc trưng tính chất sẽ được đưa vào đĩa petri thí nghiệm.
Chương 8
BIẾN TÍNH POLYME ĐỂ GIA TĂNG SỰ PHÂN HỦY
Do olygome và polyme với mạch chính chỉ chứa liên kết cacbon – cacbon (loại trừ loại có nhóm cực tính cồng kềnh ở mạch chính như PVA) cho thấy ít có phản ứng xúc tác phân hủy bằng enzym, đặc biệt khi KLPT của chúng lớn.
Còn nhiều cách để đưa “liên kết yếu” và mạch chính của những polyme này. Những “liên kết yếu” được thiết kế cho phép kiểm soát sự phân hủy của polyme kỵ nước KLPT lớn thành polyme KLPT thấp hơn, để sau đó vi sinh vật tiêu hóa thông qua quá trình phân hủy sinh học. Trong cách này đặc biệt nhấn mạnh đến chế tạo polyme phân hủy sinh học bằng 2 phương pháp biến tính. Đó là đưa nhóm chức vào mạch chính, đặc biệt là nhóm este dễ bị phá vỡ bằng thủy phân hóa học và đưa nhóm chức vào mạch chính để có thể xảy ra phản ứng cắt mạch quang hóa, đặc trưng là nhóm cacbonyl.
Một phương pháp đực biệt thông minh đưa nhóm este vào vinyl polyme (Hình 9) bao gồm cả polystyrene và polyetylen là tiến hành phản ứng đồng trùng hợp các monome vinyl tương ứng (ví dụ: styrene, etylen) với một monome đặc bieejttheo cơ chế gốc tự do hay mở vòng để tạo ra nhóm este trong mạch chính.
Các monome axetal vòng thế bằng metylen và octo este có thể tham gia vào phản ứng đồng trùng hợp gốc tự do như vậy.
Bằng cách sử dụng quy trình này đã điều chế được nhiều loại polyme mạch toàn cacbon và sau khi thủy phân đến cac olygome KLPT thấp hơn và có các nhóm cuối là cacboxyl và hydroxyl, chúng có thể bị các nấm tấn công phân hủy.
Một hướng khác, tổng hợp copolyme phân hủy quang cũng sử dụng phản ứng đồng trùng hợp gốc tự do. Nhưng trong trường hợp này đồng monome tạo ra nhóm keton hoặc là có sẵn trong mạch chính hoặc là ta tự gắn nó vào mạch chính (Hình 10).
Cả hai cacbon monooxit và vinyl keton sẽ tạo ra “liên kết yếu” và cả hai comonome này đã được dùng hiệu quả ở lượng nhỏ để điều chế copolyme hữu ích với các monome dạng vinyl khac nhau (đặc biệt đối với polystyrene R = C6H5 và polyetylen R = H).
Khi chiếu tia tử ngoại, các nhóm keton hoạt hóa có thể tham gia vào phản ứng tạo gốc tự do, phản ứng phá liên kết. Trong hóa quang học các hợp chất hữu cơ, hai phản ứng này được gọi là Norish I và Norish II, và cơ chế của chúng được chỉ ra trong Hình 11 mô tả sự phân hủy của copolyme của etylen và monooxyt.
Phản ứng Norish I là phân mảnh polyme tạo ra cả hai gốc tự do cacbonyl và alkyl và khi có oxy thì các phân đoạn hoạt tính này tạo ra các mạch có nhóm cuối cacboxylic axit và hydroxyl KLPT thấp. Những phản ứng loại này tiếp theo sẽ tạo ra các olygome tương tác với enzym bởi các quá trình phân hủy ankan mô tả ở trên. Nhản ứng Norish II tạo ra các phân đoạn với các nhóm cuối là vinyl và metyl keton. Nhóm cuối thứ hai này sau đó tham gia phản ứng hóa quang và oxy hóa tạo ra các nhóm cuối cacboxylic axit và nếu như các phân đoạn có KLPT đủ bé thì những nhóm cuối sau cùng này tương tác với enzym và tham gia phản ứng oxy hóa.
Một phương pháp khác khá hấp dẫn để phân hủy quang nhựa PE là sử dụng các muối kim loại.
Chúng xúc tác phản ứng oxy hóa quang trong polyme rắn. Các hợp chất hay được sử dụng cho
mục đích này là các muối kim loại chuyển tiếp hóa trị hai của các axit béo, ví dụ axit stearic, dithiocacbamat hay axetoaxetic axit. Phản ứng quang hóa là một phản ứng oxy hóa khử, tạo ra các gốc tự do có khả năng phản ứng với PE.
Chương 9
ỨNG DỤNG POLYME PHÂN HỦY SINH HỌC
Các ứng dụng polyme phân hủy sinh học tập trung vào ba lĩnh vực sau:
Y học Nông nghiệp Hàng tiêu dùng
Một số ứng dụng đã có sản phẩm thương mại. Do bản chất đặc biệt và giá trị sử dụng cao, ứng dụng trong y học phát triển nhanh hơn so với hai loại ứng dụng kia.