การย่อยสลายพลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพภายใต้สภาวะไม่ใช้ออกซิเจนและสภาวะที่มีออกซิเจนจำกัด

THE DEGRADABILITY OF BIODEGRADABLE PLASTICS UNDER ANAEROBIC AND OXYGEN LIMITED CONDITIONS

Name: ชมณัฏฐ์ชา บุญมี

Abstract: ศึกษาการย่อยสลายพลาสติกชีวภาพชนิดพอลิไฮดรอกซีบิวทิเรต-โค-ไฮดรอกซีวาเลอเรต (PHBV) พอลิแลคติก แอซิด (PLA) พอลิบิวทิลีน ซัคซิเนต (PBS) และ พอลิบิวทิลีนอะดิเพต-โค-เทเรปธาเลต (PBAT) ภายใต้สภาวะจำลองการฝังกลบ โดยใช้การทดลองแบบ Central composite design (CCD) 3 ระดับ 3 ปัจจัย ประกอบด้วยค่าร้อยละตะกอนชีวภาพในตัวกลางที่ใช้ฝังพลาสติก อุณหภูมิ และเปอร์เซ็นต์ออกซิเจนเริ่มต้นในขวดทดลอง ผลจากการวิเคราะห์ทางสถิติแสดงให้เห็นว่า อุณหภูมิมีผลต่อค่าร้อยละน้ำหนักที่หายไปของพลาสติกทั้ง 4 ชนิดอย่างมีนัยสำคัญ ในขณะที่เปอร์เซ็นต์ออกซิเจนเริ่มต้นในขวดทดลองไม่มีผลอย่างมีนัยสำคัญ พลาสติกชีวภาพชนิด PHBV เป็นพลาสติกชนิดเดียวที่พบความสัมพันธ์ระหว่างร้อยละตะกอนชีวภาพและอุณหภูมิ ในการทดสอบ 30 วัน จากกราฟ 2 มิติ (contour plot) ที่ได้จากวิธีการพื้นผิวตอบสนอง (RSM) คัดเลือกสภาวะที่เหมาะสม คือค่าร้อยละตะกอนชีวภาพในตัวกลางที่ใช้ฝังพลาสติกที่ 50 อุณหภูมิที่ 61 องศาเซลเซียส และค่าร้อยละออกซิเจนเริ่มต้นในขวดทดลองที่ 21 มาใช้ศึกษารูปแบบในการย่อยสลายพลาสติกทั้ง 4 ชนิด ในเวลา 90 วัน ผลการศึกษาพบว่าค่าการย่อยสลายเรียงจากมากไปน้อย คือ PHBV> PLA > PBS >PBAT โดย PHBV เป็นพลาสติกชนิดเดียวที่ย่อยสลายจนสมบูรณ์ใน 60 วัน หลังจากฝัง 90 วัน PHBV และ PLA ปรากฏรอยแตกและพื้นผิวที่ขรุขระ ในขณะที่ PBS และ PBAT มีการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวเพียงเล็กน้อย พลาสติกทั้ง 4 ชนิดมีค่าเสถียรภาพทางความร้อนลดลงและมีค่าสัดส่วนของคาร์บอนในโครงสร้างโมเลกุลลดลงโดยเฉพาะพลาสติกชนิด PLA และพบการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางเคมีของพลาสติกทั้ง 4 ชนิดเมื่อตรวจด้วยเครื่อง Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR) ประชาคมจุลินทรีย์ที่อยู่ในขวดทดลองที่ฝังพลาสติกทั้ง 4 ชนิด ถูกศึกษาด้วยเทคนิค Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) พบว่าส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรียมีความหลากหลายชนิดมากกว่ารา โดยแบคทีเรียส่วนใหญ่ที่พบในตัวกลางที่ใช้ฝังพลาสติกเป็นกลุ่มที่ไม่สามารถเพาะเลี้ยงได้ในขณะที่ยีสต์ Candida tropicalis พบในตัวกลางที่ใช้ฝังพลาสติกทั้ง 4 ชนิด

Abstract: The degradation of poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) (PHBV) poly(lactic acid) (PLA) poly(butylene succinate) (PBS) and poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) under simulated landfill conditions were studied using Central composite design (CCD) with three levels and three independent variables: percentage of sludge in the medium, temperature and percentage of initial oxygen in the bottle. The statistical results showed that the responses of weight loss (%) in 30 days of all biodegradable plastics were significantly affected by the temperature whereas insignificantly affected by the initial oxygen in the bottle. The effect of interaction between the percentage of sludge in the medium and temperature at 30 days was found only in the bottle with PHBV. Based on the contour plot generated from Response surface methodology (RSM), the conditions of 50% of sludge in the medium, 61 °C and 21% of initial oxygen in the bottle were selected to continuously study the degradation profiles of these biodegradable plastics in 90 days. The results showed that the degradations ranking order were PHBV> PLA > PBS >PBAT. Only PHBV was completely degraded in 60 days. After burying under tested conditions, many cracks and irregular roughness were presented on the PHBV and PLA surface while slightly smooth surfaces were still found on PBS and PBAT. All plastics showed the decreasing in thermal stability and the percentage of carbon content in molecular structure especially PLA. The changes of chemical structure of plastics were revealed by the Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR). The microbial communities during the burying under tested conditions were investigated using Denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). The results showed that bacteria were more diverse than fungi. Most of bacteria that found in medium are uncultured while Candida tropicalis presented in the medium of all plastics.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ชาญวิทย์ โฆษิตานนท์

Role: ที่ปรึกษา

Name: ธนาวดี ลี้จากภัย

Role: ที่ปรึกษาร่วม

Created: 2558

Modified: 2562-09-01

Issued: 2562-09-01

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

URL: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/56387

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรดุษฎีบัณฑิต

Level: ปริญญาเอก

Descipline: วิทยาศาสตร์สิ่งแวดล้อม

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	5387869120[1].pdf	8.89 MB	21	2025-03-05 09:12:45

ใช้เวลา

0.018099 วินาที