Роль аммиака в деструкции полипропиленкарбоната в условиях ускоренного компостирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Сополимеризацией рацемического пропиленоксида и диоксида углерода под действием саленового комплекса кобальта и хлорида бис-(трифенилфофсин)иминия) синтезирован атактический поликарбонат с содержанием карбонатных звеньев выше 99%. Изучена его биодеструкция в условиях ускоренного компостирования. Показано, что аммиак является основным абиотическим деградантом при компостировании полипропиленкарбоната. При этом деструкция полимера протекает с невысокой скоростью, сопровождается постепенным уменьшением его молекулярной массы и приводит к образованию пропиленгликоля.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. В. Черникова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва; Москва

Е. С. Трофимчук

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

В. В. Миронов

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

К. В. Ефремова

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

А. В. Плуталова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

Е. А. Лысенко

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

А. Ф. Асаченко

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва; Москва

С. А. Ржевский

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

М. А. Топчий

Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

И. П. Белецкая

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Pilapitiya P.G.C.N.T., Ratnayake A.S. // Cleaner Mater. 2024. V. 11. № 100220.
  2. Chamas A., Moon H., Zheng J., Qiu Y., Tabassum T., Jang J.H., Abu-Omar M., Scott S.L., Suh S. // ACS Sust. Chem. Eng. 2020. V. 8. № 9. P. 3494.
  3. Dey S., Veerendra G.T.N., Babu P.S.S.A., Manoj A.V.P., Nagarjuna K. //Biomed. Mater. Devices. 2024. V. 2. P. 70.
  4. Li Y., Tao L., Wang Q., Wang F., Li G., Song M. // Env. Health. 2023. V. 1. № 4. P. 249.
  5. Hussain M.A., Mishra S., Agrawal Y., Rathore Y. D. , Chokshi N.P. // Interactions. 2024. V. 245. № 126.
  6. Harkal V.A., Deshmukh S. P. // GSC Bio. Pharm. Sci. 2023. V. 25. № 2. P. 107.
  7. Shen M., Song B., Zeng G., Zhang Y., Huang W., Wen X., Tang W. //Env. Pollution, 2020. V. 263. Pt A. № 114469.
  8. Qin Y., Wang X. // Biotech. J. 2010. V. 5, P. 1164.
  9. G Luinstra.A., Borchardt E. // Adv. Polym. Sci. 2012. V. 245. Р. 29.
  10. Qin Y., Wang X. // In Green Chemistry and Chemical Engineering/Ed. by B.Han, T.Wu. New York: Springer, 2019. P. 323.
  11. Kernbichl S., Rieger B. // In Engineering Solutions for CO2 Сonversion/Ed. by T.R.Reina, H.Arellano-Garcia, J.A.Odriozola. Weinheim: Wiley‐VCH, 2021. Ch. 16. P. 385.
  12. Li X., Meng L., Zhang Y., Qin Z., Meng L., Li C., Liu M. // Polymers. 2022. V. 14. Art. 2159.
  13. Chernikova E.V., Beletskaya I.P. // Russ. Chem. Rev. 2024. V. 93. № 2. RCR5112.
  14. Inoue S., Koinuma H., Tsuruta T. // Makromol. Chem. 1969. V. 130. № 1. P. 210.
  15. Demirel Y. // J. Chem. Eng. Proc. Technol. 2015. V. 6 (3). Art. 1000236.
  16. Global Polypropylene Carbonate (PPC) Market Insights, Forecast to 2030, 2024; https://reports.valuates.com/market-reports/QYRE-Auto-28M476/global-polypropylene-carbonate-ppc
  17. Bora D., Dutta H., Saha B., Reddy Y.A.K., Patel R., Verma S.Kr., Sellamuthu P.S., Sadiku R., Jayaramudu J. // Mater. Today Commun. 2023. V. 37. Art.107304.
  18. Muthuraj R., Mekonnen T. // Macromol. Mater. Eng. 2018. Art.1800366.
  19. Bahramian B., A. Fathi, Dehghani F. // Polym. Degrad. Stab. 2016. V. 133. P. 174.
  20. Varghese J.K., Na S.J., Park J.H., Woo D., Yang I., Lee B.Y. // Polym. Degrad. Stab. 2010. V. 95. № 6. P. 1039.
  21. Jung J.H., Ree M., Kim H. // Catalysis Today. 2006. V. 115. № 1–4. P. 283.
  22. Kawaguchi T., Nakano M. , Juni K. , Inoue S. , Yosida Y. // Chem. Pharm. Bull. 1983. V. 31. № 4. P. 1400.
  23. Du L. C., Meng Y. Z., Wang S. J., Tjong S.C. // J. Appl. Polym. Sci. 2004. V. 92. № 3. P. 1840.
  24. Szymanek I., Cvek M., Rogacz D., Żarski A., Lewicka K., Sedlarik V., Rychter P. // Int. J. Mol. Sci. 2024. V. 25. № 653.
  25. Tran T.N., Mai B.T., Setti C., Athanassiou A. // ACS Appl. Mater. Interf. 2020. V. 12. № 41. P. 46667.
  26. Hwang Y., Ree M., Kim H. // Catalysis Today. 2006. V. 115. № 1–4. P. 288.
  27. M Beck-Broichsitter. // Polym. Degrad. Stab. 2020. V. 177. Art. 109186.
  28. Luinstra G.A. // Polym. Rev., 2008. V. 48. P. 192.
  29. Yang H.-S., Cho W. Y., Seo Y. H., Chae J.-H., Lee P. C., Lee B. Y., Lee I.-H. // J. Polym. Sci. 2024, 1. https://doi.org/10.1002/pol.20240529
  30. Wang L., Li Y., Yang J., Wu Q., Liang S., Liu Z. // Int. J. Mol. Sci. 2024. V. 25. Art. 2938.
  31. Artham T., Doble M. // Macromol. Biosci. 2008. V. 8. P. 14.
  32. Trofimchuk E., Ostrikova V., Ivanova O., Moskvina M., Plutalova A., Grokhovskaya T., A Shchelushkina., Efimov A., Chernikova E., Zhang S., Mironov V. // Polymers, 2023. V. 15. Art. 4017.
  33. Rzhevskiy S.A., Shurupova O.V., Asachenko A.F., Plutalova A.V., Chernikova E.V., Beletskaya I.P. // Int. J. Mol. Sci. 2024, V. 25. Art. 10946.
  34. V. Mironov, E. Trofimchuk, A. Plutalova // Bioresource Techn. 2024. V. 410. Art.131288.
  35. Rzhevskiy S.A., Shurupova O.V., Asachenko A.F., Belov N.M., Plutalova A.V., Trofimchuk E.S., Toms R.V., Chernikova E.V., Beletskaya I.P. // Mendeleev Commun. 2024. V. 34. № 6. P. 878.
  36. Mironov V.V., Trofimchuk E.S., Zagustina N.A. , Ivanova O.A., Vanteeva A.V., Bochkova E.A., Ostrikova V.V., Zhang S. // Appl. Biochem. Microbiol. 2022. V. 58. P. 665.
  37. Driver J.G., Owen R.E., Makanyire T., Lake J.A., McGregor J., Styring P. // Front. Energy Res. 2019. V. 7. № 88.
  38. Mani F., Peruzzini M., Stoppioni P. // Green Chem. 2006. V. 8. P. 995.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Образцы ППК в пористых губках (а) и в составе компостной смеси из пищевых отходов (б) в эксперименте по исследованию биодеградации в реакционных емкостях. Цветные рисунки можно посмотреть в электронной версии

Скачать (605KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Кривые ММР полипропиленкарбоната: 1 ‒ исходный (П1); 2 ‒ подвергнутый прессованию при 130 °С (П2); 3, 4 ‒ П2 после компостирования в течение 7 (3) и 28 дней (4)

Скачать (93KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Спектры ЯМР 1Н (а) и ЯМР 13С (б) ППК в CDCl3; 1 – П1, 2 – П2

Скачать (203KB)
Метаданные
5. Схема 1

Скачать (51KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Динамика изменения параметров компостирования в эксперименте по исследованию биодеградации ППК в составе пищевых отходов: температуры внутри камеры (1) и окружающей среды (2) (а), СО2 (б), H2S (в), массовой доли влаги в субстрате (г), содержания N–NH4 в субстрате (1) и конденсате (2) (д); рН субстрата (е), содержания (ж) и состава летучих органических соединений (ЛОС) в конденсате (з)

Скачать (471KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Спектры ЯМР 1Н полипропиленкарбоната в CDCl3 после компостирования в течение 7 (а) и 28 дней (б)

Скачать (382KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Фотографии образца ППК до (а) и после компостирования в течение 7 (б), 15 (в) и 28 суток (г)

Скачать (885KB)
Метаданные
9. Рис. 7. СЭМ микрофотографии поверхностей образцов ППК до (а) и после компостирования в течение 7 (б) и 28 суток (в). Стрелкой отмечено скопление микроорганизмов

Скачать (703KB)
Метаданные
10. Рис. 8. Интегральные (а) и дифференциальные (б) кривые ТГА образцов ППК до (1) и после компостирования в течение 7 (2) и 28 суток (3), а также после выдерживания ППК в течение 7 дней в воде при 65 °С (4) или над 10%-ным раствором аммиака при комнатной температуре (5)

Скачать (173KB)
Метаданные
11. Рис. 9. Кривые ММР пленки ППК до (1) и после обработки водой при 65 °С (2) и аммиаком в течение 7 дней при 25 °С (3) и 12 ч при 100 °С (4)

Скачать (82KB)
Метаданные
12. Рис. 10. СЭМ микрофотографии поверхности образца ППК после выдерживания в течение 7 дней в воде при 65 °С (а) или над 10%-ным раствором аммиака при комнатной температуре (б).

Скачать (521KB)
Метаданные
13. Рис. 11. Спектр ЯМР 1H раствора в условиях эксперимента с подавлением сигнала H2O: а ‒ нагревание при 70 °С в течение 5 ч; б ‒ сравнение сигналов в области 1.5–2.2 м.д. после нагревания при 70 °С в течение 5 (1), 20 ч (2), и дополнительного нагревания при 100 °С в течение 12 ч (3)

Скачать (223KB)
Метаданные
14. Рис. 12. Спектр ЯМР 1H в D2O продукта нагревания ППК в водном растворе аммиака при 70°С в течение 5 ч в отсутствие (а) и присутствии (б) добавки карбоната аммония

Скачать (206KB)
Метаданные
15. Схема 2

Скачать (93KB)
Метаданные
16. Схема 3

Скачать (86KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».