Využití stanovení plynných produktů pomocí plynové chromatografie ke sledování biodegradačních procesů s přihlédnutím k materiálovým vlastnostem makromolekulárních látek

Abstract

První část disertační práce je zaměřena především na studium biodegradačních procesů v anaerobním prostředí. Jednotlivé kapitoly teoretické části této práce se zabývají anaerobní fermentací, při níž je hojně využívána rostlinná biomasa, dále možnostmi předúpravy biomasy a konečně látkami, které mohou v rámci těchto předúprav vznikat a působit tak potenciálně inhibičně na obsah methanu v bioplynu. Pro samotné experimenty byly na základě studií vybrány inhibiční látky furfural, 5-hydroxymethylfurfural, kyselina galová a tříslová a byl sledován jejich vliv na produkci methanu. Největší míru inhibice produkce methanu prokázal 5-hydroxymethylfurfural již při koncentraci 0,2 g/l a následně pak furfural v koncetraci od 1 g/l. Kyselina galová a tříslová neovlivnily produkci methanu, jejich přídavkem byla spíše podpořena. Druhá část práce je zaměřena na sledování biodegradačních procesů kyseliny polymléčné a jejích směsí v kompostu. V teoretické části jsou stručně popsány vlastnosti, výroba a využití kyseliny polymléčné (PLA), možnosti modifikace PLA přídavkem různých latek, kterými může docházet ke zlepšení jejích mechanických, chemických či fyzikálních vlastností. V experimentální části práce je popsána morfologie vyrobených směsných materiálů s PLA a následná biodegradace těchto materiálů v kompostu. Látky použité na přípravu směsných filmů byly triacetin, kyselina polyhydroxy- máselná a sedm různých komerčně dostupných nemodifikovaných nebo organomodifikovaných montmorillonitů. Výrazné zrychlení biodegradace oproti čisté PLA bylo zaznamenáno u směsi PLA/Cloisite 10A, vzhledem k jeho dobré interkalaci a homogení disperzi vrstev oxidu křemičitého v polymerní matrici. Třetí, neméně významnou kapitolou je studium materiálů na bázi škrobu a jejich biologická degradace v prostředí kompostu. Tyto materiály byly připraveny různými postupy výroby, s různým stupněm modifikace a obsahem celulosových vláken. V části teoretické je stručně shrnuta problematika škrobu a jeho modifikace, v experimentální části pak průběh biodegradace těchto materiálů v závislosti na jejich složení v kompostu. V souvislosti se škrobovými materiály bylo zjišťováno složení mikrobiálního konsorcia pomocí molekulárně biologických metod. Na základě získaných výsledků bylo identifikováno mikrobiální konsorcium podílející se na biodegradaci těchto materiálů, kde byly zastoupeny převážně bakterie rodů Tuberibacillus, Geobacillus a Alicyclobacillus.