Polyamit phân hủy sinh học

Giới thiệu chi tiết về Polyamit và sự phân hủy sinh học của polyamit. Mối liên quan giữa cấu trúc tính chất ứng dụng của polyme. Cơ chế phân hủy sinh học của polyamit như thế nào và chúng bị phân hủy sinh học trong những điều kiện nào.

Polyamit phân hủy sinh học Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Thủy Nhóm sinh viên thực hiện: Bùi Hoàng Anh Đầu Văn Duy Hoàng Thị Hương Mở đầu  Theo phát triển khoa học công nghệ, sản phẩm nhựa ngày ưa chuộng sử dụng nhiều lĩnh vực sống  Tuy nhiên, sản phẩm nhựa không khả sử dụng, chúng trở thành rác thải nguy hại với môi trường khả phân hủy, phân hủy thời gian dài  Rác thải nhựa gây nên ô nhiễm môi trường nguy hại đến nhiều loài sinh vật sống  Chính thế, chế tạo loại nhựa có khả phân hủy sinh học – bị phân hủy vi sinh vật enzym cần thiết môi trường hứa hẹn đem lại hiệu cao  Một số loại polyme có mạch dễ bị thủy phân: polyeste, polyamit, polyuretan, polyanhydrit, polyacrylat, polyvinyl axetat,…vv  Polyamit loại polyme tổng hợp với nhiều tính chất ưu việt như: độ dẻo dai độ bền lớn, khả chịu nhiệt cao, khả biến dạng lớn;  Với nhiều ứng dụng rộng rãi để chế tạo loại sợi: nylon6, nylon6,6, Nomex, Kevlar (sử dụng làm áo chống đạn)…vv  Tuy nhiên, Polyamit xem khả phân hủy, tạo thành nguồn thải gây nguy hại lớn đến môi trường đất, nước,…  Chính thế, lựa chọn đề tài POLYAMIT PHÂN HỦY SINH HỌC  Với mục đích: Tìm hiểu: Nguyên nhân làm cho Polyamit phân hủy sinh học kém; Loại vi sinh vật điều kiện môi trường để phân hủy sinh học Polyamit tốt nhất; Cơ chế hóa học phân hủy Polyamit vi sinh vật Các nội dung Khái niệm Polyamit (PA) Cách tổng hợp Polyamit Nguyên nhân làm cho Polyamit phân hủy sinh học Vi sinh vật điều kiện làm phân hủy sinh học Polyamit Cơ chế hóa học phân hủy Polyamit Khái niệm polyamit  Là polyme có chứa nhóm amit (-NH-CO-) mạch đại phân tử Hay nói cách khác, polymamit là:  Hợp chất hữu có khối lượng phân tử lớn  Với lặp lặp lại đơn vị giống gọi mắt xích  Và mạch có chứa nhóm amit Nguồn gốc PA  Polyamit tổng hợp từ nguồn nguyên liệu hóa thạch (dầu mỏ) Một số ví dụ polyamit  Nylon Nylon 6,6  Nylon 12 Ta xem xét phân hủy polyamit loại vi sinh vật điển hình, là: Pseudomonas aeruginosa NCIM 2242 + Loại gọi trực khuẩn mủ xanh + Nó tìm thấy đất, nước, hệ vi sinh vật da môi trường nhân tạo + Pseudomonas aeruginosa NCIM 2242 loại vi sinh vật hiếu khí, nhiên có khả sinh trưởng môi trường thiếu phần thiếu hoàn toàn oxy Kết sau sử lý mẫu polyamit với pseudomonas 2242  Sự suy giảm khối lượng Nylon (%)sau xử lý vi sinh vật Pseudomonas 2242 (Chonde Sonal.G et al, 2013)  Sự giảm chiều dày mẫu nylon sau xử lý Pseudomonas 2242 (Chonde Sonal.G et al, 2013) Vậy, Pseudomonas 2242 có khả phân hủy tốt Nylon  Sự suy giảm khối lượng Nylon 6,6 sau xử lý với Pseudomonas 2242 (Chonde Sonal.G et al, 2013)  Sự suy giảm chiều dày mẫu Nylon 6,6 sau xử lý với Pseudomonas 2242 (Chonde Sonal.G et al, 2013) Vậy, Pseudomonas 2242 có khả phân hủy tốt Nylon 6,6 Vậy, Polyamit có khả bị phân hủy sinh học tốt vi sinh vật Pseudomonas 2242 Cơ chế hóa học phân hủy polyamit  Cơ chế 1: Phân hủy Polyamit thủy phân oxy hóa (Chonde Sonal.G et al, 2012) Sau trình phân hủy sinh học polyamit , hình thành nên sản phẩm có nhóm chức như: CH3 , -CHO, -COOH, -NH2  Cơ chế 2: Có thể phân cắt liên kết C-C chuỗi -CH2-CH2- liền kề với nguyên tử N (Deguchi et al 1997, Negoro et al., 1992) Ngoài ra, liên kết –C-N- bị kéo dãn phân cắt Sự phân hủy sinh học phụ thuộc vào cấu tạo hóa học polyme  Ta xem xét lại phân hủy sinh học Nylon Nylon 6,6 vi sinh vật Pseudomonas 2242 Nhận thấy rằng: nylon 6,6 phân hủy tốt so với nylon (Chonde Sonal.G, 2013)  Điều giải thích do: Trong mắt xích nylon 6,6 có chứa liên kết –C-N- ( mắt xích nylon6 chứa liên kết –C-N-), mà liên kết –C-N- dễ bị cắt đứt so với liên kết –C-C-, nylon 6,6 dễ phân hủy Trong mắt xích nylon 6,6 chứa nguyên tử N, điều làm cho Nylon 6,6 trở nên ưa nước so với nylon 6, Và trở nên ưa nước hơn, nên tăng cường tương tác với vi sinh vật, tăng tiếp xúc bề mặt với vi sinh vật, từ dễ dàng phân hủy sinh học (Chonde Sonal.G et al, 2012) Kết luận Polyamit polyme có chứa nhóm amit –NH-CO-, tạo thành từ phản ứng trùng ngưng điaxit điamin, tự trùng hợp mở vòng Polyamit phân hủy cấu trúc tinh thể chặt chẽ liên kết hidro mạch phân tử Sự phân hủy sinh học polyamit thực vi sinh vật chọn lọc như: Pseudomonas NCIM 2242, Trametes versicolor NCIM 1086,…vv Khả phân hủy polyamit liên quan mật thiết đến cấu trúc chất hóa học mạch phân tử Polyme Cảm ơn thầy cô bạn ý lắng nghe! [...]... khả năng phân hủy tốt Nylon 6,6 Vậy, Polyamit có khả năng bị phân hủy sinh học khá tốt bởi vi sinh vật Pseudomonas 2242 5 Cơ chế hóa học của sự phân hủy polyamit  Cơ chế 1: Phân hủy Polyamit bằng sự thủy phân và oxy hóa (Chonde Sonal.G et al, 2012) Sau quá trình phân hủy sinh học polyamit , hình thành nên các sản phẩm có nhóm chức mới như: CH3 , -CHO, -COOH, -NH2  Cơ chế 2: Có thể do sự phân cắt... khó khăn  Các enzym thủy phân estelase thông thường không có khả năng phân hủy Polyamit  Vậy, loại vi sinh vật, enzym và điều kiện như thế nào mới có khả năng phân hủy polyamit? ?? 4 Vi sinh vật và các điều kiện làm phân hủy sinh học polyamit  Các nhà khoa học Ấn Độ đã tìm ra một số loại vi sinh vật có khả năng phân hủy sinh học rất tốt, đó là : Pseudomonas aeruginosa NCIM 2242 (Chonde Sonal.G et... điamin, hoặc tự trùng hợp mở vòng 2 Polyamit phân hủy rất kém do cấu trúc tinh thể chặt chẽ và các liên kết hidro giữa các mạch phân tử 3 Sự phân hủy sinh học polyamit có thể được thực hiện bởi các vi sinh vật chọn lọc như: Pseudomonas NCIM 2242, Trametes versicolor NCIM 1086,…vv 4 Khả năng phân hủy của polyamit liên quan mật thiết đến cấu trúc và bản chất hóa học của mạch phân tử Polyme Cảm ơn thầy cô... nguyên tử N (Deguchi et al 1997, Negoro et al., 1992) Ngoài ra, liên kết –C-N- bị kéo dãn và sẽ phân cắt tại đây Sự phân hủy sinh học phụ thuộc vào cấu tạo hóa học của polyme  Ta xem xét lại sự phân hủy sinh học của Nylon 6 và Nylon 6,6 bởi vi sinh vật Pseudomonas 2242 Nhận thấy rằng: nylon 6,6 là phân hủy tốt hơn so với nylon 6 (Chonde Sonal.G, 2013)  Điều này có thể được giải thích là do: 1 Trong... các mạch phân tử polyamit hình thành nên các liên kết hidro bền vững, Chính các liên kết hidro này làm cho các mạch đại phân tử càng liên kết với nhau chặt chẽ hơn, Và vì các mạch càng liên kết với nhau chặt chẽ thì các vi sinh vật và enzym càng khó đi vào sâu trong cấu trúc của khối vật liệu để tiếp xúc phân hủy polyme Chính vì thế, sự phân hủy sinh học diễn ra rất khó khăn  Các enzym thủy phân estelase... –C-C-, chính vì thế nylon 6,6 là dễ phân hủy hơn 2 Trong mỗi mắt xích của nylon 6,6 chứa 2 nguyên tử N, điều này làm cho Nylon 6,6 trở nên ưa nước hơn so với nylon 6, Và vì trở nên ưa nước hơn, nên nó sẽ tăng cường sự tương tác với vi sinh vật, tăng sự tiếp xúc bề mặt với vi sinh vật, và từ đó sẽ dễ dàng phân hủy sinh học hơn (Chonde Sonal.G et al, 2012) Kết luận 1 Polyamit là các polyme có chứa các... tổng hợp polyamit  Được tổng hợp từ các monome có chứa các nhóm chức amin –NH 2 và nhóm chức axit -COOH  Nhóm chức amin phản ứng với nhóm axit hình thành nên nhóm amit  và giải phóng ra phân tử nước H2O  Đây gọi là phản ứng trùng ngưng  Polyamit còn được tổng hợp bằng phương pháp trùng hợp mở vòng  Ví dụ: nylon 6 có thể tổng hợp từ ε-caprolactam 3 Nguyên nhân làm cho polyamit phân hủy sinh học kém... Nguyên nhân 1: Các mạch phân tử mềm dẻo và sắp xếp với nhau một cách trật tự cao , hình thành nên cấu trúc tinh thể bền vững,  Cấu trúc tinh thể làm cho có rất ít khoảng không gian trống giữa các mạch phân tử polyme ,  Mà khi có ít khoảng không gian trống giữa các mạch thì các vi sinh vật và enzym sẽ khó len lỏi, đi sâu vào cấu trúc của khối vật liệu,  Và do đó, sự phân hủy sẽ sinh học sẽ diễn ra khó... Flavobacterium, (S.Negoro, 2000), …v…v… Ta xem xét sự phân hủy polyamit của một loại vi sinh vật điển hình, đó là: Pseudomonas aeruginosa NCIM 2242 + Loại này còn được gọi là trực khuẩn mủ xanh + Nó được tìm thấy trong đất, nước, hệ vi sinh vật trên da và các môi trường nhân tạo + Pseudomonas aeruginosa NCIM 2242 là loại vi sinh vật hiếu khí, tuy nhiên nó vẫn có khả năng sinh trưởng trong môi trường thiếu một phần... thiếu hoàn toàn oxy Kết quả sau khi sử lý các mẫu polyamit với pseudomonas 2242  Sự suy giảm khối lượng của tấm Nylon 6 (%)sau khi được xử lý bằng vi sinh vật Pseudomonas 2242 (Chonde Sonal.G et al, 2013)  Sự giảm chiều dày của mẫu nylon 6 sau khi được xử lý bằng Pseudomonas 2242 (Chonde Sonal.G et al, 2013) Vậy, Pseudomonas 2242 có khả năng phân hủy tốt Nylon 6  Sự suy giảm khối lượng của tấm ... Polyamit phân hủy sinh học Vi sinh vật điều kiện làm phân hủy sinh học Polyamit Cơ chế hóa học phân hủy Polyamit 1 Khái niệm polyamit  Là polyme có chứa nhóm amit (-NH-CO-) mạch đại phân tử... 2242 có khả phân hủy tốt Nylon 6,6 Vậy, Polyamit có khả bị phân hủy sinh học tốt vi sinh vật Pseudomonas 2242 5 Cơ chế hóa học phân hủy polyamit  Cơ chế 1: Phân hủy Polyamit thủy phân oxy hóa... kéo dãn phân cắt Sự phân hủy sinh học phụ thuộc vào cấu tạo hóa học polyme  Ta xem xét lại phân hủy sinh học Nylon Nylon 6,6 vi sinh vật Pseudomonas 2242 Nhận thấy rằng: nylon 6,6 phân hủy tốt