Авторы Ерохина Александра, Дубенская Валентина 11А кл, ГОУ Гимназия №1583 г. Москвы В рамках Сетевой научно-практической конференции.

1. Авторы: Дубенская Валентина, Ерохина
Александра 11 «А» класс, ГБОУ Гимназия 1583,
САО, г. Москвы.
«Исследование возможности роста
мицелия плесневых грибов на
различных полимерных пленках на
основе полиэтилена.»
Научные руководители: К.Х.Н. Тертышная Юлия
Викторовна, лаборатория создания и исследования
композиционных материалов, Институт биохимической
физики РАН (ИБХФ РАН), Шадрова Ольга Ивановна, учитель
химии ГБОУ Гимназия №1583, САО, г. Москвы.

2. Цель работы:
Исследовать возможность роста мицелия
различных плесневых грибов на чистом
полиэтилене, полиэтилене с 4% добавкой поли-3-
гидроксибутирата и упаковочном материале с
добавкой d2W и сравнить их способность к
биодеградации.
Используя результаты работы, доказать
необходимость сортировки полимерных отходов,
что особенно актуально в условиях мегаполиса.

3. Полиэтилен- самый распространенный
упаковочный материал.
Полиэтилен —
термопластичный
полимер этилена,
химически инертен.
Недостаток
полиэтилена-
выброшенные пакеты
долго разрушаются в
природе.

4. Срок разложения в природе
полиэтиленовых пакетов – 200 лет.
В Москве ежегодно образуется
2 миллиона тонн мусора.

5. Вся планета станет свалкой?
Сроки разложения
мусора в природе:
• Пакет молока – 5 лет.
• Пластиковая бутылка –
более 100 лет.
• Полиэтиленовые пакеты
100-200 лет.
Svalka-musora-svalka-musora-10 • Полиэтиленовая пленка –
до 200 лет.
• Алюминиевая банка - до
500 лет.
• Фольга – до 100 лет.

6. Почему мир отказывается от
пластика?
Факты:
• Почти каждый кусочек КОГДА-ЛИБО
произведенного пластика, до сих пор
существует.
• По данным Комитета ООН по охране
природы, ежегодно пластиковые
отходы становятся причиной смерти
1 миллиона птиц, 100 тысяч морских
млекопитающих и неисчислимого
количества рыб.
• «Большой мусорный остров" в Тихом
океане уже превысил территорию
США. По прогнозам ученых такой же
остров существует в южной части
тихого океана.
• Велика вероятность того, что
наступит момент, когда уже ничего
нельзя будет исправить.

7. Процесс полимеризации этилена
Полимеризация – это процесс объединения множества
молекул мономера в более крупные молекулы полимера.
Соединение молекул этилена (мономера) происходит по месту
разрыва двойной связи:
1899 г. Ганс фон Пехманн
получил полиэтилен
Сокращенно уравнение этой реакции записывается так:
nCH2= CH2 → CH2 = CH2 → (―CH2―CH2―)n
n – степень полимеризации (число структурных
единиц, повторяющихся в макромолекуле полимера

8. Ежегодно в мире производится 66 млн.тонн ПЭ и
60 млн.тонн ПП, 38% составляет упаковка.
Новые композиционные материалы на основе
ПЭ – БИОПЛАСТИКИ -содержат Oxo- и bio-
добавки:
d2W –добавка-разрушитель, содержит ионы
переходных металлов (Со, Fe, Mn, Zn, Ni)
ПГБ – поли-3-гидроксибутират, линейный
полиэфир, получаемый путем
микробиологического синтеза.

9. Преимущества D2W
Добавка d2w способствует процессу
окисления полимерного материала
под действием УФ- лучей, кислорода
воздуха.
материал, включающий добавку, может быть
пущен во вторичную переработку;
изделие, изготовленное из материала с
включением добавки, не требует особых
условий для разложения;
свойства материала и конечного изделия
(прочность, прозрачность,
водонепроницаемость, окрашиваемость) не
меняются;
добавка абсолютно безвредна

10. ПЭ с d2W –добавкой характеризуется
специфическим характером разрушения
1 стадия- окисление, инициируемое
кислородом воздуха или ультрафиолетом;
2 стадия - дальнейшее окисление и
биодеградация.

11. поли-3-гидроксибутират - полиэфир.
Этот биополимер получают, используя
микробиологический синтез.
Полимер разрушается в почве в течение года.

12. Преимущества ПГБ
1. В условиях грамотного компостирования он
полностью разлагается на такие безвредные
компоненты, как вода и углекислый газ, которые
естественным образом участвуют в природном
цикле.
2. Природный ПГБ не уступает по своим
характеристикам традиционным пластмассам (для
производства синтетического ПГБ требуется в 2
раза меньше нефти).
3. Полностью нетоксичный и биосовместимый
полимер.

13. Применение материалов на основе
ПГБ
Создание экологических безвредных,
саморазлагающихся пластиков.
Для производства сумок, упаковок, бутылок,
автодеталей, пленки, волокон
детали автомобилей
саморазлагающаяся
пластиковая упаковка

14. Применение в медицине
Изготовление
имплантатов
Покрытие хирургических
нитей
Биосовместимый клей
Детали медицинских
приборов и
инструментов
Капсулы для лекарств

15. Заражение всех исследуемых образцов
полимерных пленок с помощью водных
суспензий плесневых грибов
Aspergillus Trichoderma Penicillium
niger — вид Viride - этот вид Chrysogenum
Trichoderma
высших образует споры
- многие виды
плесневых на различных которого
грибов из поверхностях. способны
рода Присутствие этой образовывать
плесени говорит пенициллин.
Аспергилл об избытке
(Aspergillus). углеводов.

16. Период инкубации: 14 дней
Развитие мицелия Penicillium
Сhrysogenum на ПЭ.
Споры Aspergillus Niger на
поверхности ПЭ пленки.
Развития мицелия не
наблюдается.

17. Развитие мицелия на пленках ПЭ-ПГБ
(14 дней)
Многочисленные гифы
Penicillium Chrysogenum
(между двух капель)
Развитие мицелия Trichoderma
Viride

18. К образцу ПЭ-d2w используемые плесневые
грибы оказались индифферентны (14 дней)
Споры Аspergillus Niger.
Образования мицелия нет.
Споры Trihoderma Viride.
Образования мицелия нет.

19. Период инкубации: 28 дней
Развитие мицелия Trichoderma
Viride на образце ПЭ-d2W
Развитие мицелия Trichoderma
Viride на образце ПЭ-ПГБ

20. Подготовка образцов для анализа
ДСК

21. Получение показаний на ДСК-
спектрометре.
Дифференциальная
сканирующая колориметрия –
это метод, используемый для
изучения процессов,
происходящих с полимерами
при нагревании. В частности,
исследуются фазовые переходы
полимера.
Сущность метода – регистрация
зависимости теплового потока
во времени от температуры.

22. Изучение принципа работы ИК-
спектрографа и обработка данных.
Методом ИК -
спектроскопии был
получен спектр
полимера, полосы
которого полностью
соотносятся со
спектром ПЭ.
Наблюдаются
характерные полосы
полиэтилена при
длине волны 720,
1470, 2850, 2920 см-1.

23. Результаты работы
1. Экспериментально изучена активность плесневых грибов на различных
полимерных пленках и доказано, что наиболее благоприятной
питательной средой для изученных плесневых грибов служит
композиционный материал с добавкой ПГБ.
2. Установлено, что для дальнейшего окисления и биодеградации в почве
полимерных пленок с добавкой d2W требуется предварительное
инициирование УФ- излучением или кислородом воздуха, а для
полимеров, содержащих ПГБ, этого не нужно.
3. Биоппластики – большая группа полимеров. Они отличаются
свойствами и разрушаются в природе в определенных условиях.
Следовательно, вопрос сортировки мусора с целью его дальнейшей
переработки или утилизации - один из важнейших, если мы хотим жить в
чистом и красивом городе.
4. Ликвидировать экологическую безграмотность граждан, можно
популяризируя результаты научных исследований.

24. Природные и синтетические
полимеры
Главная задача
науки о полимерах
• «научиться строить
искусственные соединения
так, как это делают живые
организмы» - говорит
лауреат Государственной
премии РФ 2008 года в
области науки и технологий
академик РАН Алексей
Хохлов.

25. Умные полимеры - пластиковая
электроника
Планшет
РОСНАНО
• Легкий планшетный компьютер для
школьников от компании Plastic
Logic по проекту «Роснано».
• В «планшетник» закачан полный
комплект учебников по всем
дисциплинам до 6-го класса.
• Он полностью сделан из пластика.
• По словам Чубайса с 1 сентября
1000 таких образцов поступят в
школы нескольких регионов
страны.

26. Умные полимеры
Полимерные
жидкости для
нефтедобычи
• Очистка нефти во время
добычи.
Вакуумная упаковка
• трехслойная пленка для
упаковки пищевой
продукции, стойкая к
образованию конденсата.
• Перспективная идея -
самоуничтожающаяся
упаковка

27. Проект позволяет правительству Москвы в короткие
сроки современными методами решить проблему
отходов, экологически оздоровить территорию
города путем создания и применения быстро
разлагаемых упаковок.
ОСТОРОЖНО! Процесс исследования полимеров
нового поколения продолжается, и их
применение и утилизация должны быть
ограничены и контролируемы.