Сравнение аэробной биоразлагаемости биополимеров и соответствующих биопластиков: обзор

Биоразлагаемые пластики, изготовленные из биополимеров (образующихся в природе) или полимеров на биологической основе (производимых на промышленном предприятии), приобретают все большее значение как замена огромным объемам обычных неразлагаемых пластиков на основе ископаемого сырья, производившихся и утилизировавшихся в течение последних десятилетий. В настоящем обзоре сравниваются скорости и механизмы биоразложения биопластиков на основе термопластичного крахмала, ацетата целлюлозы и лигнина со скоростями и механизмами биоразложения крахмала, целлюлозы и лигнина — немодифицированных биополимеров, из которых производятся эти биопластики. Целью сравнения является определение того, в какой степени обширные знания о биоразложении немодифицированных биополимеров могут применяться к биоразложению биопластиков (модифицированных биополимеров) в наземной среде. Эти знания важны, поскольку они могут существенно способствовать определению направлений будущих исследований и разработок в области биопластиков, а также разработке методов оценки отходов биопластиков и соответствующей политики. Установлено, что сходства и различия в биоразложении зависят от структурных изменений, которым подвергается биополимер в процессе производства биопластика. Изменение структуры более высокого уровня, наблюдаемое в термопластичном крахмале, приводило лишь к ограниченному числу различий в процессе биоразложения. Однако при изменении химической структуры полимера, как в случае ацетата целлюлозы, в биоразложении участвуют другие микроорганизмы и ферменты. На основе процесса биоразложения ацетата целлюлозы была предложена концептуальная модель, которая может использоваться в качестве исходной точки для прогнозирования скоростей биоразложения других химически модифицированных биополимеров, применяемых в качестве биопластиков. Будущие исследования биоразложения биопластиков должны быть сосредоточены на проведении долгосрочных полевых экспериментов, поскольку большинство исследований выполняется в лабораторных условиях и не охватывает все процессы, происходящие в полевых условиях. Это особенно актуально для биопластиков на основе лигнина, поскольку экспериментальных данных о биоразложении модифицированных лигниновых биополимеров имеется очень мало.