Βιο-αποδόμηση πλαστικών περιβαλλοντικών ρύπων ενεργοποιημένων μέσω ηχοχημικών, φωτοκαταλυτικών τεχνικών και τεχνικών πλάσματος

Παπαδμημητρίου, Νικόλαος; Papadimitriou, Nikolaos

dc.contributor.author	Παπαδμημητρίου, Νικόλαος	el
dc.contributor.author	Papadimitriou, Nikolaos	en
dc.date.accessioned	2023-01-12T11:11:36Z
dc.date.available	2023-01-12T11:11:36Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56645
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.24343
dc.rights	Default License
dc.subject	Ηχοχημεία	el
dc.subject	Κατεργασία πλάσματος	el
dc.subject	Βιοαποδόμηση	el
dc.subject	Βιοπλαστικά	el
dc.subject	Φωτοκατάλυση	el
dc.subject	Photodegradation	en
dc.subject	Plasma treatment	en
dc.subject	Sonication	en
dc.subject	Biodegradation	en
dc.subject	Bioplastics	en
dc.title	Βιο-αποδόμηση πλαστικών περιβαλλοντικών ρύπων ενεργοποιημένων μέσω ηχοχημικών, φωτοκαταλυτικών τεχνικών και τεχνικών πλάσματος	el
dc.title	Biodegradation of plastic pollutants activated through sonochemical, photocatalytic and plasma techniques	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Περιβάλλον	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-10-03
heal.abstract	Τα πλαστικά υλικά έχουν αλλάξει ριζικά τη σύγχρονη ανθρώπινη δραστηριότητα. Η ανθεκτικότητά τους, το χαμηλό κόστος τους και η αντοχή στη διάβρωση, σε συνδυασμό με το χαμηλό κόστος παραγωγής, συνετέλεσαν παγκοσμίως στην ανάπτυξη μιας μεγάλης βιομηχανίας παραγωγής τους. Ωστόσο η εξάρτησή τους από μη ανανεώσιμους πόρους και η εκτεταμένη τους συσσώρευση ως απορρίμματα είναι οι δύο κύριοι παράγοντες που έχουν προκαλέσει περιβαλλοντική σε παγκόσμια κλίμακα. Η μείωση των ζημιογόνων συνεπειών τους καθώς και η διατήρηση της χρηστικότητας τους για όσο το δυνατόν μεγαλύτερο διάστημα απαιτεί την μετάβαση σε ένα πιο βιώσιμο και αειφόρο μοντέλο παραγωγής και κατανάλωσης. Η βιοαποδόμηση των πλαστικών αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη μέθοδο η οποία δύναται να ενταχθεί σε ένα μοντέλο κυκλικής οικονομίας. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της βιοαποδόμησης του πολυγαλακτικού οξέος (PLA), της πολυουρεθάνης (PU) και της πολυκαπρολακτόνης (PCL). Αφού αρχικά αναλυθεί το θεωρητικό υπόβαθρο του θέματος, κατόπιν περιγράφεται η πειραματική διαδικασία. Τα παρθένα πλαστικά από τα τρία παραπάνω είδη κόπηκαν σε κομμάτια διαστάσεων 10 mm x 10 mm και εφαρμόστηκαν στην επιφάνεια τους οι εξής κατεργασίες οξείδωσης: ηχο-χημικές υψηλής (860 kH) και χαμηλής (20 kH) συχνότητας, κατεργασίες φωτο-oξείδωσης (ακτινοβολία UVA), συνδυασμοί των παραπάνω, καθώς και κατεργασία με πλάσμα. Οι εν λόγω κατεργασίες εφαρμοστήκαν ώστε η επιφάνεια των πλαστικών να καταστεί πιο επιδεκτική στην μικροβιακή πρόσφυση. Ακολούθως τα δείγματα τοποθετήθηκαν σε δυο ξεχωριστές υγρές καλλιέργειες μικροοργανισμών, όγκου 10 mL, των Pseudomonas knackmussii και Pseudomonas umsongensis. Κάθε δύο μέρες το θρεπτικό μέσο των καλλιεργειών ανανεωνόταν. Με το πέρας της βιοαποδόμησης τα δείγματα ζυγίστηκαν και έγινε χρώση τους με κρυσταλλικό ιώδες για την οπτικοποίηση του σχηματιζόμενου στην επιφάνεια βιοφίλμ. Κατόπιν το βιοφίλμ αφαιρέθηκε με τη χρήση του τασιενεργού SDS. Τα δείγματα που εμβολιάστηκαν με τον P. Umsongensis παρουσίασαν μια μικρή αύξηση βάρους της τάξης του 1 %, συνεπώς δημιουργήθηκε βιοφίλμ στην επιφάνεια τους, ωστόσο δεν αποδομήθηκαν. Τα δείγματα PLA που εμβολιάστηκαν με τον P. Knackmussii παρουσίασαν μια μικρή μείωση βάρους, με τη μέγιστη να είναι 0.64 %. Ωστόσο αυτή η μείωση κρίνεται πως είναι κοντά στο όριο του σφάλματος. Στα δείγματα PU που εμβολιάστηκαν με τον P. Knackmussii, διμιουργήθηκε βιοφίλμ, ωστόσο σε κάθε περίπτωση παρατηρήθηκε αύξηση βάρους. Τα δείγματα PCL που εμβολιάστηκαν με τον P. Knackmussii παρουσίασαν μείωση βάρους 3.3 % κατά μέσο όρο στο πρώτο πείραμα και 0.6 % κατά μέσο όρο στο δεύτερο πείραμα. Στο τρίτο πείραμα με τον εν λόγω μικροοργανισμό, όπου εφαρμόστηκε ταχύτερη ανάδευση κατά την επώαση των καλλιεργειών, παρατηρήθηκε μείωση βάρους 0.83 % για το κατεργασμένο με πλάσμα και το συνδυαστικά κατεργασμένο με υπερήχους υψηλής συχνότητας και ακτινοβολία UVA δείγμα. Οι τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για το χαρακτηρισμό των επιφανειών είναι η Φασματοσκοπία Υπερύθρου (FT-IR) για την ανίχνευσή δομικών μονάδων ή δεσμών, το CLSM και η Οπτική Μικροσκοπία για την μελέτη της τραχύτητας των δειγμάτων καθώς και τη λήψη εικόνων υψηλής ευκρίνειας της επιφάνειας των δειγμάτων. Επιπλέον έγινε χρήση φασματοφωτόμετρου για τη μέτρηση της απορρόφησης των κυττάρων στα 600 nm και την εκτίμηση του ρυθμού που μεγαλώνουν. Τα φάσματα Υπερύθρου των κατεργασμένων δειγμάτων εμφάνισαν νέες κορυφές που υποδεικνύουν την ύπαρξη καρβοξυλίου ή ενώσεων αζώτου και δεν εμφανίζονται στα ακατέργαστα PLA και PCL. Αυτές πιθανόν οφείλονται σε βακτηριακή ή ενζυμική δράση. Τα αποτελέσματα του CLSM έδωσαν εν γένει υψηλές τιμές τραχύτητας σε σχέση με ένα ακατέργαστο δείγμα.	el
heal.advisorName	Αργυρούσης, Χρήστος	el
heal.advisorName	Argirusis, Christos	en
heal.committeeMemberName	Καραντώνης, Αντώνιος	el
heal.committeeMemberName	Κορδάτος, Κωνσταντίνος	el
heal.committeeMemberName	Αργυρούσης, Χρήστος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Σύνθεσης και Ανάπτυξης Βιομηχανικών Διαδικασιών (IV). Εργαστήριο Τεχνολογίας Ανόργανων Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	78 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false