PL237050B1 - Method for obtaining biological preparation of fungal origin, accelerating degradation of polymer plastics and the biological preparation - Google Patents
Method for obtaining biological preparation of fungal origin, accelerating degradation of polymer plastics and the biological preparation Download PDFInfo
- Publication number
- PL237050B1 PL237050B1 PL427073A PL42707318A PL237050B1 PL 237050 B1 PL237050 B1 PL 237050B1 PL 427073 A PL427073 A PL 427073A PL 42707318 A PL42707318 A PL 42707318A PL 237050 B1 PL237050 B1 PL 237050B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- biological preparation
- suspension
- degradation
- fungal origin
- pet
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 title claims abstract description 17
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 title claims abstract description 14
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title description 14
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title description 14
- 241000223261 Trichoderma viride Species 0.000 claims abstract description 23
- 241000233866 Fungi Species 0.000 claims abstract description 20
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 claims abstract description 13
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 claims abstract description 5
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 claims abstract description 5
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000004362 fungal culture Methods 0.000 claims description 4
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims 1
- 235000011148 calcium chloride Nutrition 0.000 abstract description 9
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 abstract description 8
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 abstract description 8
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 abstract description 7
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 22
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 22
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 13
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 13
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 10
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 10
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 9
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 7
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 7
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 6
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 6
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 6
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 208000034530 PLAA-associated neurodevelopmental disease Diseases 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 5
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 5
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 4
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 3
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 3
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- UHPMCKVQTMMPCG-UHFFFAOYSA-N 5,8-dihydroxy-2-methoxy-6-methyl-7-(2-oxopropyl)naphthalene-1,4-dione Chemical compound CC1=C(CC(C)=O)C(O)=C2C(=O)C(OC)=CC(=O)C2=C1O UHPMCKVQTMMPCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004483 ATR-FTIR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 241000228212 Aspergillus Species 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
- AEMOLEFTQBMNLQ-BZINKQHNSA-N D-Guluronic Acid Chemical compound OC1O[C@H](C(O)=O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-BZINKQHNSA-N 0.000 description 2
- 241000223218 Fusarium Species 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 241000893045 Pseudozyma Species 0.000 description 2
- 244000184734 Pyrus japonica Species 0.000 description 2
- 241000223259 Trichoderma Species 0.000 description 2
- 230000003625 amylolytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- AEMOLEFTQBMNLQ-UHFFFAOYSA-N beta-D-galactopyranuronic acid Natural products OC1OC(C(O)=O)C(O)C(O)C1O AEMOLEFTQBMNLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000010410 calcium alginate Nutrition 0.000 description 2
- 239000000648 calcium alginate Substances 0.000 description 2
- 229960002681 calcium alginate Drugs 0.000 description 2
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- OKHHGHGGPDJQHR-YMOPUZKJSA-L calcium;(2s,3s,4s,5s,6r)-6-[(2r,3s,4r,5s,6r)-2-carboxy-6-[(2r,3s,4r,5s,6r)-2-carboxylato-4,5,6-trihydroxyoxan-3-yl]oxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylate Chemical compound [Ca+2].O[C@@H]1[C@H](O)[C@H](O)O[C@@H](C([O-])=O)[C@H]1O[C@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O2)C([O-])=O)O)[C@H](C(O)=O)O1 OKHHGHGGPDJQHR-YMOPUZKJSA-L 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 2
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 2
- 230000002366 lipolytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 230000002351 pectolytic effect Effects 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 2
- 239000001965 potato dextrose agar Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000002797 proteolythic effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 241000223600 Alternaria Species 0.000 description 1
- 241000228257 Aspergillus sp. Species 0.000 description 1
- 240000002791 Brassica napus Species 0.000 description 1
- 235000011293 Brassica napus Nutrition 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 208000035484 Cellulite Diseases 0.000 description 1
- 241000221955 Chaetomium Species 0.000 description 1
- 241000502280 Clitocybe Species 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001337994 Cryptococcus <scale insect> Species 0.000 description 1
- AEMOLEFTQBMNLQ-VANFPWTGSA-N D-mannopyranuronic acid Chemical compound OC1O[C@H](C(O)=O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]1O AEMOLEFTQBMNLQ-VANFPWTGSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- IAJILQKETJEXLJ-UHFFFAOYSA-N Galacturonsaeure Natural products O=CC(O)C(O)C(O)C(O)C(O)=O IAJILQKETJEXLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001489106 Laccaria laccata Species 0.000 description 1
- 241000296380 Laminaria hyperborea Species 0.000 description 1
- 241000209510 Liliopsida Species 0.000 description 1
- 241001491705 Macrocystis pyrifera Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 229920000426 Microplastic Polymers 0.000 description 1
- 241000235395 Mucor Species 0.000 description 1
- 206010049752 Peau d'orange Diseases 0.000 description 1
- 241000228143 Penicillium Species 0.000 description 1
- 241000235527 Rhizopus Species 0.000 description 1
- 241000303962 Rhizopus delemar Species 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 240000006394 Sorghum bicolor Species 0.000 description 1
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 description 1
- 102000003425 Tyrosinase Human genes 0.000 description 1
- 108060008724 Tyrosinase Proteins 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 229920001284 acidic polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 150000004805 acidic polysaccharides Chemical class 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 230000008485 antagonism Effects 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 235000021152 breakfast Nutrition 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000036232 cellulite Effects 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 239000002361 compost Substances 0.000 description 1
- 238000009264 composting Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000001461 cytolytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007071 enzymatic hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006047 enzymatic hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 241001233957 eudicotyledons Species 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000302 molecular modelling Methods 0.000 description 1
- 150000002828 nitro derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 1
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 1
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 1
- 239000013502 plastic waste Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 229920001432 poly(L-lactide) Polymers 0.000 description 1
- 229920006381 polylactic acid film Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000008521 reorganization Effects 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000028070 sporulation Effects 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- 239000000341 volatile oil Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
- C12N11/04—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier entrapped within the carrier, e.g. gel or hollow fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B5/00—Operations not covered by a single other subclass or by a single other group in this subclass
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania preparatu biologicznego pochodzenia grzybicznego przyspieszający degradację tworzyw polimerowych charakteryzujący się tym, że przygotowuje się zawiesinę spor grzyba Trichoderma viride 3333 z czystej korzystnie czternastodniowej kultury grzyba prowadzonej w zakresie temperatur od 20°C do 25°C, po czym grzybnię przenosi się na filtr o wielkości por 22 - 25 µm i przepłukuje sterylną wodą, aż do uzyskania zawiesiny o gęstości spor w zakresie od 106 do 108/ml, a następnie zawiesinę spor miesza się z roztworem alginianu sodu korzystnie 0,7% i wkrapla do roztworu CaCl2 w zakresie 2 - 3,5%. Przedmiotem zgłoszenia jest także preparat biologiczny pochodzenia grzybicznego. Biopreparat ten przygotowuje się z mikrokapsułek alginianowych zawierających spory grzyba w ilości od 106 do 108/ml poprzez zmieszanie z 3% chlorkiem wapnia w stosunku 2: 1.The subject of the application is a method for obtaining a biological preparation of fungal origin accelerating the degradation of polymeric materials, characterized by the preparation of a suspension of spores of the fungus Trichoderma viride 3333 from a pure, preferably fourteen-day-old culture of the fungus carried out at temperatures from 20°C to 25°C, and then the mycelium is transferred onto a filter with a pore size of 22 - 25 µm and rinsed with sterile water until a suspension with a spore density ranging from 106 to 108/ml is obtained, and then the spore suspension is mixed with a sodium alginate solution, preferably 0.7%, and added dropwise to the CaCl2 solution in the range of 2 - 3.5%. The subject of the application is also a biological preparation of fungal origin. This biopreparation is prepared from alginate microcapsules containing fungal spores in the amount of 106 to 108/ml by mixing with 3% calcium chloride in a 2: 1 ratio.
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania preparatu biologicznego pochodzenia grzybicznego przyspieszającego degradację tworzyw polimerowych oraz preparat biologiczny pochodzenia grzybicznego powodujący zachodzenie zmian degradacyjnych w celu przyspieszenia rozpadu tworzyw sztucznych i ich usunięcia ze środowiska.The subject of the invention is a method of producing a biological preparation of fungal origin accelerating the degradation of polymers and a biological preparation of fungal origin causing degradation changes in order to accelerate the degradation of plastics and their removal from the environment.
Wzrastające zapotrzebowanie na wyroby z tworzyw sztucznych przyczyniło się do znacznego wzrostu ilości odpadów polimerowych składowanych na wysypiskach miejskich, które niekorzystnie oddziałują na środowisko oraz zdrowie zwierząt i ludzi. W środowisku składowane są zarówno tworzywa uznawane za niebiodegradowalne, takie jak: poli(tereftalan etylenu) (PET), polietylen (PE) i biodegradowalne: polikaprolakton (PCL), polilaktyd (PLA). Poważnym problemem są opakowania jednorazowe, stanowiące około 8% masy wszystkich odpadów komunalnych. Pomimo małego ciężaru właściwego, zajmują one około 30% objętości wszystkich odpadów. Do odpadów należą przede wszystkim butelki wykonane z poli(tereftalanu etylenu) (PET), torby jednorazowe, torebki śniadaniowe i folie wykonane z polietylenu (PE), polipropylenu (PP), polilaktydu (PLA) lub polikaprolaktonu (PCL) wykorzystywane do pakowania żywności i innych przedmiotów. W celu zapobiegania gromadzeniu się odpadów z tworzyw sztucznych na wysypiskach miejskich podejmowane są działania takie jak recykling, który w Polsce jest wciąż mało wydajny ze względu na problem z prawidłową segregacją śmieci. Innym sposobem usuwania tworzyw polimerowych ze środowiska jest ich spalanie lub dodawanie do węgla w procesie koksowania. Powoduje to kolejne zagrożenia dla środowiska, ze względu na uwalnianie toksycznych związków (np. tlenku węgla, nitrozwiązków, nienasyconych związków organicznych). Metody te wciąż są niewystarczająco skuteczne, a problemy dotyczące składowania oraz gospodarowania odpadami miejskimi wymagają nowych rozwiązań.The increasing demand for plastic products contributed to a significant increase in the amount of polymer waste disposed in municipal landfills, which adversely affects the environment, as well as animal and human health. The environment stores both plastics considered non-biodegradable, such as: poly (ethylene terephthalate) (PET), polyethylene (PE) and biodegradable ones: polycaprolactone (PCL), polylactide (PLA). Disposable packaging is a serious problem, accounting for about 8% of the mass of all municipal waste. Despite their low specific gravity, they occupy about 30% of the volume of all waste. The waste mainly includes bottles made of polyethylene terephthalate (PET), disposable bags, breakfast bags and films made of polyethylene (PE), polypropylene (PP), polylactide (PLA) or polycaprolactone (PCL) used in food and other items. In order to prevent the accumulation of plastic waste in municipal landfills, measures are taken such as recycling, which in Poland is still inefficient due to the problem of proper segregation of waste. Another way to remove polymers from the environment is to burn them or add them to coal in the coking process. It causes further threats to the environment due to the release of toxic compounds (e.g. carbon monoxide, nitro compounds, unsaturated organic compounds). These methods are still insufficiently effective, and the problems related to storage and management of municipal waste require new solutions.
Jednym z takich sposobów jest biologiczna degradacja, która jest atrakcyjną alternatywą dla innych metod usuwania odpadów. Jest to często proces tańszy, potencjalnie bardziej wydajny i niewytwarzający zanieczyszczeń wtórnych. Istotnym czynnikiem wpływającym na czas biodegradacji tworzyw sztucznych jest obecność i aktywność biologiczna organizmów żywych, wśród których największą rolę odgrywają mikroorganizmy: bakterie i grzyby. Mikroorganizmy biorące udział w biodegradacji mogą wykorzystywać materiały polimerowe jako źródło węgla. W tym celu selekcjonuje się mikroorganizmy pod względem ich zdolności do produkcji enzymów, dlatego ważna jest wiedza dotycząca aktywności metabolicznej mikroorganizmów.One such method is biological degradation, which is an attractive alternative to other waste disposal methods. It is often a cheaper process, potentially more efficient and producing no secondary pollutants. An important factor influencing the biodegradation time of plastics is the presence and biological activity of living organisms, among which microorganisms play the greatest role: bacteria and fungi. Microorganisms involved in biodegradation can use polymeric materials as a carbon source. For this purpose, microorganisms are selected according to their ability to produce enzymes, therefore it is important to know about the metabolic activity of microorganisms.
Znanych jest z publikacji naukowych wiele szczepów bakterii i grzybów zdolnych do biodegradacji tworzyw sztucznych. Należą do nich grzyby z rodzajów: Aspergillus, Fusarium, Chaetomium, Peacilomyces, Mucor, Cryptococcus, Rhizopus, Penicillium (Kannahi i Thamizhmarai 2018), Pseudozyma japonica (Abdel-Motaal i in. 2014), Rhizopus delemar (Tsuji i Miyauchi 2001) oraz Clitocybe i Laccaria laccata przyspieszające zachodzenie zmian biodegradacyjnych na PET, PCL i PLA (Janczak i in. 2018). Z kolei grzyby z rodzajów: Aspergillus, Trichoderma, Fusarium i Alternaria degradują poliuretan w glebie (Araceli i in. 2017). H. Tsuji, S. Miyauchi: Poly(L-lactide). VI. Effects of crys-tallinity on enzymatic hydrolysis of poly(L-lactide) without free amorphous region. Polym. Degrad. Stab. 2001,71: 415; M. Kannahi, T. Thamizhmarai: Biodegradation of plastic by Aspergillus sp. Int. J Trend. Sci. Res. Develop. 2018, 2: 683; L.P. Abdel-Motaal, M.A. El-Sayed, S.A. El-Zayat, S.I. Ito: Biodegradation of poly (s-caprolactone) (PCL) film and foam plastic by Pseudozyma japonica sp. nov., a novel cutinolytic ustilaginomycetous yeast species. 3Biotech. 2014, 4: 507; K. Janczak, K. Hrynkiewicz, Z. Znajewska, G. Dąbrowska: Use of rhizosphere microorganisms in the biodegradation of PLA and PET polymers in compost soil. Int. Biodeterior. Biodegradation 2018, 130: 65-75; L. Araceli, A. Arguello, R. Rodrifuez-Herrera, G. Gutierrez-Sanchez, A. Escamilla, C. Aguilar: Lungal biodegradation of rigid polyurethane. Quim. Nova 2017, 8: 885.Many strains of bacteria and fungi capable of biodegradation of plastics are known from scientific publications. These include mushrooms of the genera: Aspergillus, Fusarium, Chaetomium, Peacilomyces, Mucor, Cryptococcus, Rhizopus, Penicillium (Kannahi and Thamizhmarai 2018), Pseudozyma japonica (Abdel-Motaal et al. 2014), Rhizopus delemar (Tsuji 2001) and Clitocybe and Laccaria laccata accelerating the occurrence of biodegradation changes in PET, PCL and PLA (Janczak et al. 2018). In turn, fungi of the genera Aspergillus, Trichoderma, Fusarium and Alternaria degrade polyurethane in the soil (Araceli et al. 2017). H. Tsuji, S. Miyauchi: Poly (L-lactide). VI. Effects of crys-tallinity on enzymatic hydrolysis of poly (L-lactide) without free amorphous region. Polym. Degrad. Stab. 2001.71: 415; M. Kannahi, T. Thamizhmarai: Biodegradation of plastic by Aspergillus sp. Int. J Trend. Sci. Res. Develop. 2018, 2: 683; L.P. Abdel-Motaal, M.A. El-Sayed, S.A. El-Zayat, S.I. Ito: Biodegradation of poly (s-caprolactone) (PCL) film and foam plastic by Pseudozyma japonica sp. Nov., A novel cutinolytic ustilaginomycetous yeast species. 3Biotech. 2014, 4: 507; K. Janczak, K. Hrynkiewicz, Z. Znajewska, G. Dąbrowska: Use of rhizosphere microorganisms in the biodegradation of PLA and PET polymers in compost soil. Int. Biodeterior. Biodegradation 2018, 130: 65-75; L. Araceli, A. Arguello, R. Rodrifuez-Herrera, G. Gutierrez-Sanchez, A. Escamilla, C. Aguilar: Lungal biodegradation of rigid polyurethane. Quim. Nova 2017, 8: 885.
Szczep Trichoderma viride użyty w wynalazku należy do grzybów z rodzaju Trichoderma spp. występujących w glebach na różnych szerokościach geograficznych, o dużych zdolnościach adaptacyjnych do otoczenia. Grzyby te charakteryzują się bardzo szybkim tempem wzrostu, obfitym zarodnikowaniem oraz zdolnością do wytwarzania enzymów hydrolitycznych. Obecność w glebie tych grzybów jest uwarunkowana czynnikami abiotycznymi, takimi jak: pH gleby, wilgotność, czy temperatura. Grzyby T. viride zdolne są do stymulowania wzrostu roślin jednoliściennych (sorgo, Sorgo bicolor) i dwuliściennych (rzepak, Brassica napus L.), a także wykazują antagonizm względem patogenów, co hamuje ich rozwój i dodatkowo chroni rośliny przed chorobami.The Trichoderma viride strain used in the invention belongs to the fungi of the genus Trichoderma spp. Occurring in soils at various latitudes, with high adaptability to the environment. These fungi are characterized by a very fast growth rate, abundant sporulation and the ability to produce hydrolytic enzymes. The presence of these fungi in the soil is conditioned by abiotic factors, such as soil pH, moisture and temperature. T. viride fungi are able to stimulate the growth of monocotyledons (sorghum, Sorgo bicolor) and dicotyledons (rape, Brassica napus L.), and also exhibit antagonism against pathogens, which inhibits their growth and additionally protects plants against diseases.
PL 237 050 B1PL 237 050 B1
Alginiany ekstrahowane są z różnych gatunków glonów. Przykładowo alginian otrzymywany z Macrocystis pyrifera i Ascophylllum sp. bogaty jest w kwas mannuronowy. Tworzy on żele elastyczne, choć łatwo ulega deformacji. Z kolei alginian pochodzący z glonu Laminaria hyperborea charakteryzuje się dużą zawartością kwasu guluronowego. Związek ten ma tendencję do formowania sztywnych i kruchych żeli, które ulegają synerezie, tzn. kurczeniu się żelu z wydzieleniem wody (Neau i in. 1993). Alginian zawierający kwas guluronowy wykazuje większe powinowactwo do jonów wapnia niż do innych jonów, np. jonów sodu, w szerokim zakresie ich wzajemnych, względnych stężeń (Braccini i in. 1999). Kapsułkowanie jest wykorzystywane na szeroką skalę w wielu gałęziach przemysłu, m.in. w farmaceutycznym, kosmetycznym, chemicznym i medycynie, w systemach kontrolowanego uwalniania substancji czynnych (np. enzymów, leków) i konstruowaniu sztucznych organów (Jankowski 1996). Alginian wapnia jest powszechnie stosowany do unieruchamiania, najczęściej w postaci pełnych kulek żelowych. Wynika to z faktu, że jest to łatwa i tania procedura tworzenia żelu, która pozwala na unieruchamianie materiału w warunkach dogodnych i nietoksycznych (Palmieri i in. 1994). I.I. Braccini, R.P. Grasso, S. Perez: Conformational and configurational features of acidic polysaccharides and their interactions with calcium ions: a molecular modeling investigation. Carbohydr. Res. 1999, 317: 119-130; S.H. Neau, S.R. Goskonda, S.M. Upadrashta, C.A. Thies, S.I. Tripp: Encapsulation of a volatile oil by ionic gelation of alginate. Am. J. Pharm. Educ. 1993, 53: 126-129; T. Jankowski: Biohybrydowe sztuczne narządy w terapii chorób układowych. Biotechnologia 1999, 44: 45-58; G. Palmieri G.P. Giardina, B. Desiderio, L. Marzullo, M. Giamberini, G. Sannia: A new enzyme immobilization procedure using copper alginate gel: Application to a fungal phenol oxidase. Enzyme Microb. Technol. 1994, 16: 151-158.Alginates are extracted from various species of algae. For example, the alginate obtained from Macrocystis pyrifera and Ascophylllum sp. Is rich in mannuronic acid. It forms elastic gels, although it is easily deformed. In turn, the alginate derived from the Laminaria hyperborea algae is characterized by a high content of guluronic acid. This compound tends to form stiff and brittle gels that are syneresis, ie, the gel shrinks with water separation (Neau et al. 1993). Guluronic acid-containing alginate has a greater affinity for calcium ions than for other ions, e.g. sodium ions, over a wide range of their mutual relative concentrations (Braccini et al. 1999). Encapsulation is widely used in many industries, including in pharmaceutical, cosmetic, chemical and medicine, in the systems of the controlled release of active substances (e.g. enzymes, drugs) and in the construction of artificial organs (Jankowski 1996). Calcium alginate is commonly used for immobilization, most often in the form of full gel beads. This is because it is an easy and inexpensive gel forming procedure which allows the material to be immobilized under convenient and non-toxic conditions (Palmieri et al. 1994). I.I. Braccini, R.P. Grasso, S. Perez: Conformational and configurational features of acidic polysaccharides and their interactions with calcium ions: a molecular modeling investigation. Carbohydr. Res. 1999, 317: 119-130; S.H. Neau, S.R. Goskonda, S.M. Upadrashta, C.A. Thies, S.I. Tripp: Encapsulation of a volatile oil by ionic gelation of alginate. Am. J. Pharm. Educ. 1993, 53: 126-129; T. Jankowski: Biohybrid artificial organs in the therapy of systemic diseases. Biotechnology 1999,44: 45-58; G. Palmieri G.P. Giardina, B. Desiderio, L. Marzullo, M. Giamberini, G. Sannia: A new enzyme immobilization procedure using copper alginate gel: Application to a fungal phenol oxidase. Enzyme Microb. Technol. 1994, 16: 151-158.
Sposób według wynalazku polega na przygotowaniu zawiesiny spor grzyba Trichoderma viride 3333 z czystej korzystnie dwutygodniowej kultury grzyba prowadzonej w zakresie temperatur od 20°C do 25°C, po czym grzybnię przenosi się na filtr o wielkości por 22-25 μm i przepłukuje sterylną wodą, tak aby uzyskać zawiesinę o gęstości spor w zakresie od 106 do 108 ml. Następnie zawiesina spor mieszana jest z roztworem alginianu sodu korzystnie 0,7% i przenoszona do roztworu CaCl2 o stężeniu 2-3,5% poprzez wkraplanie. Etap unieruchamiania spor w alginianie wapnia zapobiega ich nadmiernemu rozprzestrzenianiu się w powietrzu i utrzymywaniu stałej ilości spor w mikrokapsułce. Biopreparat w postaci mikrokapsułek jest stosowany w dawce 1,5-3,0 kg/ha w miejscach kompostowania tworzyw sztucznych lub rozsiewany urządzeniem do rozsiewania nawozów sztucznych na powierzchni gleby zanieczyszczonej tworzywami sztucznymi, tj. składowiska odpadów miejskich czy nielegalne wysypiska w środowisku naturalnym.The method according to the invention consists in preparing a spore suspension of Trichoderma viride 3333 from a pure, preferably two-week-old mushroom culture, carried out in the temperature range from 20 ° C to 25 ° C, after which the mycelium is transferred to a filter with a pore size of 22-25 μm and rinsed with sterile water, so as to obtain a suspension with a density of spores in the range of from 8 106 to 10 ml. The spore suspension is then mixed with a sodium alginate solution, preferably 0.7%, and transferred to a CaCl2 solution with a concentration of 2-3.5% by dropwise addition. The step of immobilizing the spores in calcium alginate prevents them from spreading excessively in the air and keeps the spore amount constant in the microcapsule. The microcapsule biopreparation is used at a dose of 1.5-3.0 kg / ha in plastic composting sites or spread with a fertilizer spreading device on the surface of soil contaminated with plastics, i.e. municipal landfills or illegal landfills in the natural environment.
Przedmiotem wynalazku jest także preparat biologiczny pochodzenia grzybicznego charakteryzujący się tym, że zawiera spory czystej kultury grzyba Trichoderma viride 3333 w zakresie od 106 do 108 i 3% chlorku wapnia, korzystnie w proporcji 2:1. Preparat i umieszczany jest w mikrokapsułkach.The subject of the invention is also a biological preparation of fungal origin, characterized in that it contains spores of pure culture of the fungus Trichoderma viride 3333 ranging from 10 6 to 10 8 and 3% calcium chloride, preferably in a 2: 1 ratio. The preparation is placed in microcapsules.
Wynalazek został ujawniony w poniższych przykładach wykonania.The invention is disclosed in the following examples.
P r z y k ł a d 1. Kultura grzyba T. viride 3333 przechowywana w stokach agarowych w temperaturze 4°C, przenoszona jest na podłoże mikrobiologiczne stałe PDA (Potato Dextrose Agar, Difco) przeznaczone do hodowli grzybów strzępkowych i inkubowana w 22°C przez 14 dni. Zawiesinę spor uzyskuje się poprzez przepłukanie grzybni T. viride 3333 100 ml wody na filtrze Miracloth (Millipore Corp., USA). Zawiesinę o gęstości 106 spor/ml ustala się z wykorzystaniem komory Thoma. Została ona wykorzystana do eksperymentów prowadzonych w warunkach laboratoryjnych i w glebie. Następnie zawiesina spor była wymieszana z 0,7% roztworem alginianu sodu i wkroplona do 3% roztworu CaCl2. Tak wytworzony preparat umieszcza się w mikrokapsułkach znanymi powszechnie metodami. Otrzymany preparat składa się z mikrokapsułek alginianowych zawierających 106 spor czystej kultury grzyba Trichoderma viride 3333 i 3% chlorku wapnia, zawartych w preparacie w stosunku dwie objętości mikrokapsułek ze sporami grzyba i jedna objętość 3% chlorku wapnia. Preparat umieszczono w mikrokapsułce.Example 1. Culture of T. viride 3333 fungus stored in agar slopes at 4 ° C, transferred to PDA solid microbial medium (Potato Dextrose Agar, Difco) intended for the cultivation of filamentous fungi and incubated at 22 ° C for 14 days . Spore slurry is obtained by washing the T. viride 3333 mycelium with 100 ml of water on a Miracloth filter (Millipore Corp., USA). The suspension with a density of 106 spores / ml is made using a Thoma cell. It was used in experiments conducted in laboratory conditions and in soil. Then the spore suspension was mixed with a 0.7% sodium alginate solution and dripped into a 3% CaCl2 solution. The thus obtained preparation is placed in microcapsules by commonly known methods. The obtained preparation consists of alginate microcapsules containing 10 6 spores of pure Trichoderma viride 3333 fungal culture and 3% calcium chloride contained in the preparation in the ratio of two volumes of microcapsules with fungus spores and one volume of 3% calcium chloride. The preparation was placed in a microcapsule.
Sprawdzona była aktywność metaboliczna T. viride 3333 poprzez analizę zdolność grzyba do hydrolizy karboksymetylocelulozy (CMC), pektyn, białek i tłuszczy w celu oceny potencjału do biodegradacji tworzyw polimerowych. Do eksperymentów wykorzystane były metody opisane szczegółowo w publikacji (Janczak K., Hrynkiewicz K., Znajewska Z., Dąbrowska G. 2018. Journal of Biodeterioration and Biodegradation 130: 65-75). Do obliczenia Współczynnik aktywności metabolicznej szczepu (Wakt) był obliczony według wzoru Wakt = Sh2/ (Sc»t), gdzie Sh - strefa hydrolizy, Sc - średnica kolonii, t - czas inkubacji. Kontrolę stanowił szczep grzyba ISR 10-3 wykazujący badane aktywności enzymatyczne.The metabolic activity of T. viride 3333 was verified by analyzing the ability of the fungus to hydrolyze carboxymethyl cellulose (CMC), pectins, proteins and fats in order to assess the biodegradability potential of the polymers. The methods described in detail in the publication were used for the experiments (Janczak K., Hrynkiewicz K., Znajewska Z., Dąbrowska G. 2018. Journal of Biodeterioration and Biodegradation 130: 65-75). For the calculation, the metabolic activity coefficient of the strain (Wakt) was calculated according to the formula Wakt = Sh 2 / (Sc »t), where Sh - hydrolysis zone, Sc - colony diameter, t - incubation time. The control was the fungal strain ISR 10-3 showing the enzymatic activities tested.
Folie do badań o grubości 0,087 mm, były wyznaczone zgodnie z normą PN-ISO4593:1999. Do wytłoczenia folii użyte były granulaty tworzyw: PLA (IngeoTM Biopolymer2003D, Nature Works LLC,The test foils with a thickness of 0.087 mm were determined in accordance with the PN-ISO4593: 1999 standard. Plastic granules were used for extrusion of the film: PLA (IngeoTM Biopolymer2003D, Nature Works LLC,
PL 237 050 Β1PL 237 050 Β1
USA) i PCL (CapaTM 6800, Perstorp Winning Formulas, UK), PET (SKYPET - L85, Korea) wykorzystując laboratoryjną linię technologiczną wyposażoną w wytłaczarkę jednoślimakową Plasti-Corder PLV 151 (Brabender, Niemcy).USA) and PCL (CapaTM 6800, Perstorp Winning Formulas, UK), PET (SKYPET - L85, Korea) using a laboratory processing line equipped with a Plasti-Corder PLV 151 single screw extruder (Brabender, Germany).
Zdolność grzyba do wzrostu na tworzywach PLA, PCL i PET była badana na podłożu stałym minimalnym zgodnie z normą PN-EN ISO 846, zawierającym wysterylizowane fragmenty folii. Folie polimerowe zostały sterylizowane poprzez płukanie w 70% alkoholu etylowym i poprzez pięciominutową ekspozycję na UV. Do sterylnych kolb zawierających fragment sterylnych folii PLA i PET o wymiarach 3 cm x 3 cm dodawano 15 ml płynnego, minimalnego podłoża hodowlanego oraz 10 μΙ zawiesiny spor T. viride 3333 o gęstości 106 spor/ml. Hodowla była prowadzona przez 6 miesięcy w ciemności w temperaturze 22°C. W celu sprawdzenia obecności grzyba na tworzywach, fragmenty folii z zachowaniem warunków aseptycznych były opłukiwane sterylną wodą i przenoszone do roztworu błękitu laktofenolowego na 5 minut. Po wybarwieniu grzybni, fragmenty folii były opłukiwane sterylną wodą i analizowane z użyciem mikroskopu świetlnego. Eksperyment był wykonany w trzech powtórzeniach.The ability of the fungus to grow on PLA, PCL and PET was tested on a minimal solid substrate in accordance with the PN-EN ISO 846 standard, containing sterilized foil fragments. The polymer films were sterilized by rinsing in 70% ethyl alcohol and by exposure to UV for five minutes. To sterile flasks containing a fragment of sterile PLA and PET foil with dimensions of 3 cm x 3 cm, 15 ml of liquid minimal culture medium and 10 μΙ of T. viride 3333 spore suspension with a density of 10 6 spores / ml were added. Cultivation was carried out for 6 months in the dark at 22 ° C. In order to check the presence of the fungus on the plastics, the foil fragments were rinsed with sterile water under aseptic conditions and transferred to the lactophenol blue solution for 5 minutes. After the mycelium was stained, the foil pieces were rinsed with sterile water and analyzed using a light microscope. The experiment was performed in triplicate.
Fragmenty folii PET i PLA zostały przeanalizowane z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), która pozwoliła na obserwowanie fragmentów grzybni obecnych na badanych polimerach, a także na ocenę zmian powierzchniowych zachodzących w degradowanych materiałach pod wpływem kontaktu z T. viride 3333. Powierzchnię próbek zobrazowano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego Quanta 3D FEG o zdolności rozdzielczej 1,2 nm, wyposażonego w działo z emisją połową (Schottky FEG). Zakres napięć przyspieszających aparatu wynosił od 200 V do 30 kV. Zdjęcia topografii próbek były otrzymane dzięki użyciu detektora SE. W celu przeprowadzenia analizy z użyciem SEM powierzchnie folii napylono złotem.Fragments of PET and PLA films were analyzed using scanning electron microscopy (SEM), which allowed the observation of mycelial fragments present on the tested polymers, as well as the assessment of surface changes occurring in degraded materials upon contact with T. viride 3333. The surface of the samples was visualized in using a Quanta 3D FEG scanning electron microscope with a resolution of 1.2 nm, equipped with a half-emission gun (Schottky FEG). The range of the accelerating voltages of the apparatus was from 200 V to 30 kV. Images of the sample topography were obtained by using the SE detector. The film surfaces were sputtered with gold for SEM analysis.
W celu sprawdzenia stopnia degradacji tworzywa PET zastosowano spektroskopie w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR). Widma techniką transmisyjną były wykonane z wykorzystaniem spektrometru Nicolet iS1O firmy Thermo Scientific w zakresie 4000-600 cm'1. Próbki zostały przeskanowane 64 razy z rozdzielczością 4 cm-1. Technika FTIR miała na celu analizę ewentualnych zmian zachodzących w strukturze badanych materiałów wystawionych na działanie czynników degradujących w postaci T. viride 3333. Do analizy folii PET była wykorzystana również różnicowa kalorymetria skaningowa (DSC). Analizy wykonano z wykorzystaniem aparatu Epson Polymer Laboratories. Pomiary wykonywane były w zakresie temperatur: ~25-300°C, z szybkością ogrzewania 10°C/min, w atmosferze azotu. Metoda ta pozwoliła na analizę zmian właściwości termicznych PET pod wpływem czynników degradujących.Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to check the degree of PET degradation. The spectra by transmission technique were made with the use of Thermo Scientific's Nicolet iS1O spectrometer in the range of 4000-600 cm -1 . The samples were scanned 64 times with a resolution of 4 cm -1 . The FTIR technique was aimed at analyzing possible changes in the structure of the tested materials exposed to the degrading factors in the form of T. viride 3333. Differential scanning calorimetry (DSC) was also used for the analysis of PET film. The analyzes were performed using the Epson Polymer Laboratories apparatus. Measurements were made in the temperature range: ~ 25-300 ° C, with a heating rate of 10 ° C / min, in a nitrogen atmosphere. This method allowed for the analysis of changes in the thermal properties of PET under the influence of degrading factors.
W eksperymencie przeprowadzonym w glebie zbadano wpływ T. viride 3333 na szybkość degradacji polikaprolaktonu (PCL). W donicach z glebą ogrodową, uprzednio szczepioną 0,5 ml zawiesiny o gęstości 106 spor/ml, umieszczano folie wysterylizowane w etanolu i świetle UV. Doświadczenie prowadzono w temperaturze 22°C przez sześć miesięcy.In a soil experiment, the influence of T. viride 3333 on the degradation rate of polycaprolactone (PCL) was investigated. In pots with garden soil, previously inoculated with 0.5 ml of suspension with a density of 106 spores / ml, films sterilized in ethanol and UV light were placed. The experiment was carried out at 22 ° C for six months.
Tabela 1Table 1
Aktywność metaboliczna (Wact) grzyba T. viride 3333 (A - amylolityczna, PEK - pektynolityczna, PRO - proteolityczna, L - lipolityczna, C - celulolityczna).Metabolic activity (W ac t) of T. viride 3333 (A - amylolytic, PEK - pectinolytic, PRO - proteolytic, L - lipolytic, C - cellulolytic).
Szczep T. viride 3333, wykazuje wszystkie badane aktywności: pektynolityczną, lipolityczną, celulityczną, amylolityczną i proteolityczną ( ukazane na fig. 1). Fig. 1 przedstawia wzrost T. viride 3333 na tworzywach polimerowych w warunkach laboratoryjnych po 3 tygodniach; lewa strona - fragmenty folii bez grzyba (kontrola), prawa strona - fragmenty folii z grzybem. Wyniki wskazują na potencjał tego szczepu grzyba do degradacji tworzyw polimerowych. Barwienie grzybni z użyciem błękitu laktofenolu wykazało na foliach PCL, PLA i PET obecność niebiesko zabarwionych obszarów, świadczących o obecności grzybni T. viride 3333 na tworzywach.The T. viride 3333 strain showed all the activities tested: pectinolytic, lipolytic, cellulite, amylolytic and proteolytic (shown in Fig. 1). Fig. 1 shows the growth of T. viride 3333 on polymers under laboratory conditions after 3 weeks; left side - foil fragments without a fungus (control), right side - foil fragments with a fungus. The results indicate the potential of this fungal strain to degrade polymeric materials. Staining of the mycelium with lactophenol blue showed the presence of blue-colored areas on PCL, PLA and PET films, indicating the presence of T. viride 3333 mycelium on plastics.
W obecności grzybów rosnących na podłożu minimalnym stwierdzono zmatowienie folii. Fragmenty tworzyw były porośnięte przez T. viride 3333, grzyb intensywnie rozwijał się na brzegach tworzyw,Dulling of the film was found in the presence of fungi growing on the minimal substrate. Plastic fragments were overgrown by T. viride 3333, the fungus intensively developed on the edges of the plastic,
PL237 050 Β1 gdzie widoczne były zarodniki. Szczep T. viride 3333 był zdolny do wzrostu na foliach PCL, PLA i PET w warunkach laboratoryjnych (fig. 1). Ponadto po sześciu miesiącach inkubacji w glebie, w obecności T viride 3333, stwierdzono całkowity rozpad folii PCL.PL237 050 Β1 where spores were visible. T. viride 3333 strain was able to grow on PCL, PLA and PET films under laboratory conditions (Fig. 1). Moreover, after six months of incubation in soil, in the presence of T viride 3333, complete degradation of the PCL film was found.
Analizy z wykorzystaniem SEM, wykazały obecność grzybni T viride 3333 na tworzywach PLA i PET. Rozwijające się strzępki przylegały do powierzchni obu badanych folii (Fig. 2). Fig. 2 przedstawia analizę SEM fragmentów tworzyw polimerowych po inkubacji w podłożu mikrobiologicznym płynnym, zawierającym T viride 3333 lub nie zawierającym grzyba (kontrola).SEM analyzes showed the presence of T viride 3333 mycelium on PLA and PET. The developing hyphae adhered to the surfaces of both tested films (Fig. 2). Fig. 2 shows the SEM analysis of the polymer fragments after incubation in a liquid microbial medium with or without T viride 3333 (control).
Miejsca zakotwiczenia grzyba charakteryzują się znacznie ciemniejszą barwą sugerującą, że grzyb T viride 3333 wydziela m.in. enzymy hydrolityczne, które penetrują powierzchnię polimeru. Jest to szczególnie widoczne w przypadku próbki PET. Świadczy to, że degradowany polimer stanowi źródło węgla (pożywkę) dla rosnącego T viride 3333 (fig. 2).The fungus anchoring sites are characterized by a much darker color suggesting that the fungus T viride 3333 secretes, inter alia, hydrolytic enzymes that penetrate the polymer surface. This is especially true for the PET sample. This shows that the degraded polymer is the carbon source (medium) for growing T viride 3333 (Fig. 2).
Na fig. 3 przedstawiono termogramy do PET przed degradacją (PET), po inkubacji z T viride 3333 (PET-3333) oraz po przechowywaniu w pożywce (PET-pożywka).Figure 3 shows PET thermograms before degradation (PET), after incubation with T viride 3333 (PET-3333) and after storage in nutrient medium (PET-broth).
Tabela 2Table 2
Zestawienie właściwości termicznych dla badanych materiałówSummary of thermal properties for the tested materials
Otrzymane wyniki dowodzą, że PET uległ częściowej degradacji na co wskazuje obniżenie temperatury zeszklenia (Tg) w wyniku plastykującego efektu, powstałych podczas degradacji krótszych łańcuchów polimerowych. Jednakże degradacja nie była na tyle zaawansowana aby obniżyć znacząco masy cząsteczkowe badanych próbek, o czym świadczą niemal niezmienione wartości temperatur krystalizacji (Tc) i topnienia (Tm). Natomiast powstałe krótsze łańcuchy PET pozwoliły na reorganizację struktury polimeru i wzrost entalpii zarówno krystalizacji i topnienia (Tab. 2). Podsumowując wyniki analizy DSC jednoznacznie wskazują na degradację PET zachodzącą pod wpływem T viride 3333.The obtained results prove that PET was partially degraded as evidenced by the lowering of the glass transition temperature (T g ) as a result of the plasticizing effect created during the degradation of the shorter polymer chains. However, degradation has not been sufficiently advanced to reduce significantly the molecular weights of the test samples, as evidenced by almost unchanged crystallisation temperatures (Tc) and melting point (T m). On the other hand, the resulting shorter PET chains allowed for the reorganization of the polymer structure and an increase in the enthalpy of both crystallization and melting (Tab. 2). Summarizing, the results of the DSC analysis clearly indicate PET degradation under the influence of T viride 3333.
Porównując widma FTIR-ATR dla badanych materiałów wyraźnie obserwuje się znaczący wzrost intensywności szerokiego pasma w zakresie 3000-3500 cm'1, które należy do grup -OH. Może ono wskazywać na obecność produktów degradacji, wilgoci w próbce i występowanie wiązań wodorowych. Widoczny jest również wzrost pasm przy 2922 i 2851 cm-1 wskazujący na drgania asymetryczne rozciągające wiązań C-H (fig. 4). Fig. 4 przedstawia zestawienie widm FTIR-ATR dla badanych materiałów: PET przed degradacją, PET po inkubacji z T viride 3333 (PET-3333) oraz po przechowywaniu w pożywce (PET-pożywka).Comparing the FTIR-ATR spectra for the tested materials, a significant increase in the intensity of the broad band in the 3000-3500 cm -1 range , which belongs to the -OH groups, is clearly observed. It can indicate the presence of degradation products, moisture in the sample and the presence of hydrogen bonds. There is also an increase in the bands at 2922 and 2851 cm -1 indicating asymmetric stretching vibrations of the CH bonds (Fig. 4). Fig. 4 shows a summary of FTIR-ATR spectra for the tested materials: PET before degradation, PET after incubation with T viride 3333 (PET-3333) and after storage in nutrient medium (PET-medium).
Przykład II. Sposób otrzymywania preparatu biologicznego pochodzenia grzybicznego przyspieszający degradację tworzy polimerowych polega na tym, że przygotowuje się zawiesinę spor grzyba Trichoderma viride 3333 z czystej czternastodniowej kultury grzyba prowadzonej w temperaturze 24°C, po czym grzybnię przenosi się na filtr o wielkości por 24 μm i przepłukuje sterylną wodą, aż do uzyskania zawiesiny o gęstości spor w zakresie 107 spor/ml, a następnie zawiesinę spor miesza się z roztworem 0,7% alginianu sodu i wkrapla 2% roztworu CaCl2. Otrzymaną zawiesinę umieszcza się w mikrokapsułkach. Preparat biologiczny pochodzenia grzybicznego składa się z mikrokapsułek zawierających 107 spor czystej kultury grzyba Trichoderma viride 3333 i 2% chlorku wapnia w proporcji 2:1. Preparat jest w mikrokapsułkach.Example II. The method of obtaining a biological preparation of fungal origin accelerating the degradation of polymeric forms consists in preparing a spore suspension of Trichoderma viride 3333 from a pure fourteen-day-old mushroom culture at 24 ° C, and then the mycelium is transferred to a filter with a pore size of 24 μm and rinsed with sterile with water until a suspension with a spore density in the range of 10 7 spores / ml is obtained, then the spore suspension is mixed with a 0.7% sodium alginate solution and 2% CaCl2 solution is added dropwise. The obtained suspension is placed in microcapsules. The biological preparation of fungal origin consists of microcapsules containing 10 7 spores of pure Trichoderma viride 3333 fungal culture and 2% calcium chloride in a 2: 1 ratio. The preparation is in microcapsules.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL427073A PL237050B1 (en) | 2018-09-14 | 2018-09-14 | Method for obtaining biological preparation of fungal origin, accelerating degradation of polymer plastics and the biological preparation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL427073A PL237050B1 (en) | 2018-09-14 | 2018-09-14 | Method for obtaining biological preparation of fungal origin, accelerating degradation of polymer plastics and the biological preparation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL427073A1 PL427073A1 (en) | 2019-02-25 |
| PL237050B1 true PL237050B1 (en) | 2021-03-08 |
Family
ID=65431246
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL427073A PL237050B1 (en) | 2018-09-14 | 2018-09-14 | Method for obtaining biological preparation of fungal origin, accelerating degradation of polymer plastics and the biological preparation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL237050B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| HRP20240573A1 (en) * | 2024-04-25 | 2025-11-07 | MAKABI AGRITECH d.o.o. | TECHNOLOGICAL PROCESS FOR PRODUCTION AND COMPOSITION OF SUPPLEMENTARY FEEDING AND PROTECTION OF PLANT CROP PRODUCTS BASED ON THE SYNERGISTIC ACTION OF BIOFACTORS AND CHEMICAL REAGENTS |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000037665A1 (en) * | 1998-12-22 | 2000-06-29 | The University Of Georgia Research Foundation | Method and system for the continuous synthesis of natural products using immobilized fungal spores |
| CN103949224A (en) * | 2014-04-24 | 2014-07-30 | 东华理工大学 | Trichoderma aureoviride particle adsorbent for treating uranium-bearing wastewater as well as preparation method and application of absorbent |
-
2018
- 2018-09-14 PL PL427073A patent/PL237050B1/en unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000037665A1 (en) * | 1998-12-22 | 2000-06-29 | The University Of Georgia Research Foundation | Method and system for the continuous synthesis of natural products using immobilized fungal spores |
| CN103949224A (en) * | 2014-04-24 | 2014-07-30 | 东华理工大学 | Trichoderma aureoviride particle adsorbent for treating uranium-bearing wastewater as well as preparation method and application of absorbent |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| MUNIR E. ET AL.: "201803", PLASTIC DEGRADING FUNGI TRICHODERMA VIRIDE AND ASPERGILLUS NOMIUS ISOLATED FRAM LOCAL LANDFILI SOIL IN MEDAN * |
| VINCEKOVIĆ M. ET AL.: "2017", RELEASE OF TRICHODERMA VIRIDE SPORES FRAM MICRACAPSULES SIMULTANEOUSLY LOADED WITH CHEMICAL AND BIOLOGICAL AGENTS * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| HRP20240573A1 (en) * | 2024-04-25 | 2025-11-07 | MAKABI AGRITECH d.o.o. | TECHNOLOGICAL PROCESS FOR PRODUCTION AND COMPOSITION OF SUPPLEMENTARY FEEDING AND PROTECTION OF PLANT CROP PRODUCTS BASED ON THE SYNERGISTIC ACTION OF BIOFACTORS AND CHEMICAL REAGENTS |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL427073A1 (en) | 2019-02-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Pattanasuttichonlakul et al. | Accelerating biodegradation of PLA using microbial consortium from dairy wastewater sludge combined with PLA-degrading bacterium | |
| Jeon et al. | Isolation of mesophilic bacterium for biodegradation of polypropylene | |
| Zahra et al. | Biodegradation of low-density polyethylene (LDPE) by isolated fungi in solid waste medium | |
| Schöpfer et al. | Hydrolyzable microplastics in soil—low biodegradation but formation of a specific microbial habitat? | |
| Di Franco et al. | Degradation of polycaprolactone/starch blends and composites with sisal fibre | |
| Abd El-Mohdy et al. | Biodegradability, antimicrobial activity and properties of PVA/PVP hydrogels prepared by γ-irradiation | |
| Jeon et al. | Isolation of a thermophilic bacterium capable of low-molecular-weight polyethylene degradation | |
| Sikorska et al. | Degradability of polylactide and its blend with poly [(R, S)-3-hydroxybutyrate] in industrial composting and compost extract | |
| Orhan et al. | Enhancement of biodegradability of disposable polyethylene in controlled biological soil | |
| Yang et al. | Dependence of biodegradability of plastics in compost on the shape of specimens | |
| Andrady | Assessment of environmental biodegradation of synthetic polymers | |
| Sartore et al. | Preparation and performance of novel biodegradable polymeric materials based on hydrolyzed proteins for agricultural application | |
| Kanwal et al. | Screening and characterization of novel lipase producing Bacillus species from agricultural soil with high hydrolytic activity against PBAT poly (butylene adipate co terephthalate) co-polyesters | |
| Nair et al. | Augmentation of a microbial consortium for enhanced polylactide (PLA) degradation | |
| Salehpour et al. | Biodegradation and ecotoxicological impact of cellulose nanocomposites in municipal solid waste composting | |
| Sameshima-Yamashita et al. | Pretreatment with an esterase from the yeast Pseudozyma antarctica accelerates biodegradation of plastic mulch film in soil under laboratory conditions | |
| Muñoz et al. | Aerobic biodegradation of poly (lactic acid)(PLA) in thermoplastic starch (TPS) blends in soil induced by gelatin | |
| Negi et al. | Studies on biodegradation of LDPE film in the presence of potential bacterial consortia enriched soil | |
| Liu et al. | Biodeterioration of polyethylene by Bacillus cereus and Rhodococcus equi isolated from soil | |
| Kumar et al. | Screening of poly vinyl chloride degrading bacteria from plastic contaminated area of Baddi | |
| PL237050B1 (en) | Method for obtaining biological preparation of fungal origin, accelerating degradation of polymer plastics and the biological preparation | |
| Durairaju et al. | Method for assessing the biodegradation of poly (lactic acid) in vitro (on agar plates): Application using PLA oligomers and Bacillus licheniformis vegetative cells or spores | |
| Marshall et al. | Controlled Delivery of Pesticides through Synthetic Biodegradable Polymer Compositions | |
| Erofeevskaya et al. | Prospects for the use of spore-forming bacteria to combat the destruction of polymeric composite materials | |
| Torres et al. | Biodegradative capacity of Bacillus megaterium and Ralstonia solanacearum on biodegradation of P (3HB) films in simulated soil |