PBAT‒PLA膜袋受控需氧堆肥条件下的降解研究

摘要

目的通过对广泛使用的PBAT–PLA生物降解膜袋在受控需氧堆肥条件下的降解机制研究,为生物降解塑料的大规模推广提供重要理论基础。方法根据GB/T 19277.1—2011,在(58±2)℃需氧条件下,对PBAT–PLA膜袋进行为期160 d的生物降解测试(即工业堆肥),并以常见的可降解材料微晶纤维素作为参比样品。对降解前后的材料进行红外、扫描电镜、能谱分析,并结合其所在堆肥样本的脂肪酶活性,从多角度探寻降解机制。结果PBAT–PLA膜袋与微晶纤维素所在的堆肥脂肪酶活性都达到空白堆肥的3倍以上。红外显示由微晶纤维素水分子吸附、糖环打开、基团氧化形成的吸收峰加强,PBAT–PLA膜袋中的酯键峰明显减弱;扫描电镜发现降解的PBAT–PLA膜袋表面覆盖了微生物膜;能谱分析发现,碳元素大幅减少,氧元素增加。结论微生物在PBAT–PLA膜袋表面生长形成生物膜,分泌大量脂肪酶,水解PBAT–PLA的酯键,使聚合物降解为不同链长的中间体或小分子,同时伴随着氧化,随后被作为碳源,在相关微生物体内被代谢利用,形成最终产物。