Studium biotické a abiotické degradace polyesterů s využitím molekulárně biologických metod

Ing. Jana Šerá

Doctoral thesis

Study of biotic and abiotic degradation of polyesters using molecular biology methods

Abstract:

V rámci překládané disertační práce byla sledována biodegradace alifatického aromatického kopolyesteru a tohoto kopolyesteru ve směsi se škrobem v půdě za mezofilních podmínek. Měřením produkce CO2 (GC/TCD), sledováním mechanických vlastností obou materiálů, měřením změn molekulových hmotností (GPC) i optickou a rastrovací elektronovou mikroskopií bylo dokázáno, že přítomnost škrobu podporuje biodegradaci PBAT. Pro získání celkového obrazu degradačních procesů studovaného kopolyesteru byl také sledován vliv teploty na rychlost abiotické hydrolýzy vybraných polyesterů (PBS, PBSA a PBAT). Výsledky ukázaly, že se zvyšující se teplotou rostla míra degradace materiálů. Pomocí molekulárně biologických metod (PCR-DGGE, sekvenování) byla identifikována degradační konsorcia PBAT izolovaná z půd. Nejčastěji byla v půdách zastoupena bakterie Microbispora bispora. Molekulárně biologické metody byly využity také při posouzení vlivu aplikace nutrientů a terminálních akceptorů elektronů na mikrobiální společenstva v anoxickém prostředí (lokality kontaminovány BTEX a leteckým petrolejem). Aplikace nutrientů a akceptorů terminálních elektronů podpořila růst několika bakteriálních druhů, které jsou potenciálními degradéry BTEX. Aplikace terminálních akceptorů elektronů také pozitivně ovlivnila růst některých degradérů ropných uhlovodíků, které jsou jednou ze složek leteckého petroleje.

Abstract:

The biodegradation of the aliphatic aromatic copolyester and this copolyester in the mixture with starch in the soil under mesophilic conditions was studied. Measurment of CO2 production (GC/TCD), mechanical properties changes, molecular weight changes (GPC) and optical and scanning electron microscopy demonstrated that the presence of starch promotes biodegradation of PBAT. To obtain the overall image of the degradation processes of the studied copolyester, the effect of temperature on the rate of abiotic hydrolysis of selected polyesters (PBS, PBSA and PBAT) was also monitored. The results showed that the rate of degradation of materials increased with increasing temperature. Members of degrading PBAT consortium isolated from soils were identified by molecular biology methods (PCR-DGGE, sequencing). Microbispora bispora was the most frequently present bacterium in soils. Molecular biology methods were also used to assess the effect of application of nutrients and terminal electron acceptors on microbial communities in an anoxic environment (sites contaminated by BTEX and aviation fuel). The application nutrients and terminal electron acceptors has supported the growth of some bacterial species that are potential degradators of BTEX. Application of terminal electron acceptors has also positive influence on the growth of some degradators of hydrocarbon petroleum, which is one of the components of aviation fuel.

Keywords

Polyester, biodegradace, abiotická degradace, půda, molekulárně biologické metody, denaturační gradientová gelové elektroforéza, BTEX, ropné uhlovodíky.

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 7. 2018

Thesis defence

• Supervisor: prof. Mgr. Marek Koutný, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Chemistry and Materials Technology / Technology of Macromolecular Compounds