Роль аммиака в деструкции полипропиленкарбоната в условиях ускоренного компостирования

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Е. В. Черникова

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

Author for correspondence.
Email: chernikova_elena@mail.ru
Russian Federation, Москва; Москва

Е. С. Трофимчук

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Russian Federation, Москва

В. В. Миронов

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Russian Federation, Москва

К. В. Ефремова

Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук

Email: chernikova_elena@mail.ru
Russian Federation, Москва

А. В. Плуталова

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Russian Federation, Москва

Е. А. Лысенко

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Russian Federation, 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
Russian Federation, Москва; Москва

С. А. Ржевский

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

Email: chernikova_elena@mail.ru
Russian Federation, Москва

М. А. Топчий

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

Email: chernikova_elena@mail.ru
Russian Federation, Москва

И. П. Белецкая

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: chernikova_elena@mail.ru
Russian Federation, Москва

References

  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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Samples of PPK in porous sponges (a) and as part of a compost mixture from food waste (b) in a biodegradation experiment in reaction vessels. Colour figures can be viewed in the electronic version

Download (605KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. MMR curves of polypropylene carbonate: 1 - initial (P1); 2 - pressed at 130 °C (P2); 3, 4 - P2 after composting for 7 (3) and 28 days (4)

Download (93KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. 1H NMR (a) and 13C NMR (b) spectra of PPK in CDCl3; 1 - P1, 2 - P2

Download (203KB)
Indexing metadata
5. Scheme 1

Download (51KB)
Indexing metadata
6. Fig. 4. Dynamics of changes in composting parameters in the experiment to study biodegradation of PPC in food waste: temperature inside the chamber (1) and environment (2) (a), CO2 (b), H2S (c), mass fraction of moisture in the substrate (d), N-NH4 content in the substrate (1) and condensate (2) (e); pH of the substrate (f), content (g) and composition of volatile organic compounds (VOCs) in the condensate (h)

Download (471KB)
Indexing metadata
7. Fig. 5. 1H NMR spectra of polypropylene carbonate in CDCl3 after composting for 7 (a) and 28 days (b)

Download (382KB)
Indexing metadata
8. Fig. 6. Photographs of the PPK sample before (a) and after composting for 7 (b), 15 (c) and 28 days (d)

Download (885KB)
Indexing metadata
9. Fig. 7. SEM micrographs of the surfaces of ACC samples before (a) and after composting for 7 (b) and 28 days (c). The arrow indicates microbial accumulation

Download (703KB)
Indexing metadata
10. Fig. 8. Integral (a) and differential (b) TGA curves of MPC samples before (1) and after composting for 7 (2) and 28 days (3), and after incubating MPC for 7 days in water at 65 °C (4) or over 10% ammonia solution at room temperature (5)

Download (173KB)
Indexing metadata
11. Fig. 9. MMR curves of PPK film before (1) and after treatment with water at 65 °C (2) and ammonia for 7 days at 25 °C (3) and 12 h at 100 °C (4)

Download (82KB)
Indexing metadata
12. Fig. 10. SEM micrographs of the surface of the RPC sample after incubation for 7 days in water at 65 °C (a) or over 10% ammonia solution at room temperature (b).

Download (521KB)
Indexing metadata
13. Fig. 11. 1H NMR spectrum of the solution under experimental conditions with H2O signal suppression: a - heating at 70 °C for 5 h; b - comparison of signals in the region of 1.5-2.2 m.d. after heating at 70 °C for 5 (1), 20 h (2), and additional heating at 100 °C for 12 h (3)

Download (223KB)
Indexing metadata
14. Fig. 12. 1H NMR spectrum in D2O of the product of heating PPK in aqueous ammonia solution at 70°C for 5 h in the absence (a) and presence (b) of ammonium carbonate additive

Download (206KB)
Indexing metadata
15. Scheme 2

Download (93KB)
Indexing metadata
16. Scheme 3

Download (86KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».