The effects of pH and biodegradation on polymer-based granules
(2021) KBTM05 20211Biotechnology (MSc)
- Abstract
- The use of biopolymers instead of traditional fossil fuel based and non-biodegradable polymers is seen as a positive step forward towards a more environmentally friendly future. This project investigates a granule product that is used in a dishwashing system with the aim of gaining knowledge about how it is affected by the storage in between uses and its biodegradability. The product is based on a known biodegradable polymer which is partially biobased. Experimental tests were performed to explore the effect of different pH values, in the pH range of foods, to give insight into how the granules could optimally be stored in between uses. Furthermore, biodegradation screenings were performed to investigate disposal options for the granules... (More)
- The use of biopolymers instead of traditional fossil fuel based and non-biodegradable polymers is seen as a positive step forward towards a more environmentally friendly future. This project investigates a granule product that is used in a dishwashing system with the aim of gaining knowledge about how it is affected by the storage in between uses and its biodegradability. The product is based on a known biodegradable polymer which is partially biobased. Experimental tests were performed to explore the effect of different pH values, in the pH range of foods, to give insight into how the granules could optimally be stored in between uses. Furthermore, biodegradation screenings were performed to investigate disposal options for the granules after they have been used. The results showed that a neutral pH value, 7, is preferred over a low pH, 3, during storage to minimize negative effects on the granules. Results from the biodegradation tests showed that the product is more degradable under aerobic conditions (in aerated soil and compost) than under anaerobic conditions (in anaerobic sludge). This could be further explored when looking into disposal options for the granules, but the relatively slow rate of degradation may be an obstacle. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Att vissa plaster kan brytas ned med hjälp av mikroorganismer och deras enzymer i jord, kompost och andra biologiskt aktiva miljöer är det långt ifrån alla som vet. Dessa plaster, en del av de så kallade biopolymererna, kan brytas ned till väldigt små delar som organismerna sedan kan dra nytta av genom att de får i sig bland annat energi och kolväten för att fortsätta leva, växa och förökas. I denna studie, där man tittade på hur både biologiskt aktiva miljöer samt vattenlösningar med olika pH-värden påverkade en granulprodukt, visades en viktminskning hos vissa av de undersökta granulerna på omkring 12 % efter 60 dagar både i jord och kompost. Detta kan jämföras med endast 2.5 % i syrefritt slam från ett reningsverk vilket pekar på att... (More)
- Att vissa plaster kan brytas ned med hjälp av mikroorganismer och deras enzymer i jord, kompost och andra biologiskt aktiva miljöer är det långt ifrån alla som vet. Dessa plaster, en del av de så kallade biopolymererna, kan brytas ned till väldigt små delar som organismerna sedan kan dra nytta av genom att de får i sig bland annat energi och kolväten för att fortsätta leva, växa och förökas. I denna studie, där man tittade på hur både biologiskt aktiva miljöer samt vattenlösningar med olika pH-värden påverkade en granulprodukt, visades en viktminskning hos vissa av de undersökta granulerna på omkring 12 % efter 60 dagar både i jord och kompost. Detta kan jämföras med endast 2.5 % i syrefritt slam från ett reningsverk vilket pekar på att syre, som fanns tillgängligt i jorden och komposten, är en viktig komponent i den omgivande miljön för att bryta ned granulerna.
Granulerna är ca. 3 mm stora och används i ett diskmaskinssystem där de slår loss matrester från grovdisk. De är baserade på bland annat polybuten adipat-co-tereftalat, en biologiskt nedbrytbar biopolymer som är delvis baserad på förnybara resurser, och kalciumkarbonat. I dagsläget slängs granulerna till förbränning efter slutanvändning vilket gjorde att man ville undersöka om de kan göras av med på något annat sätt, till exempel komposteras, som är mer miljövänligt. Trots att resultaten visade att de faktiskt bröts ned i kompost och jord sågs det att nedbrytningen tar väldigt lång tid, vilket inte är optimalt. Det hade varit önskvärt att produkten bryts ned snabbare, men detta är svårt att få till när man samtidigt vill ha en produkt som inte ska slitas för mycket under sin användning. Vanligtvis behövs även certifikat för att produkter ska få komposteras industriellt, och dessa kräver att produkten ska brytas ner snabbare än vad som påvisades i denna studie. Det undersöktes även hur granulerna påverkades av vattenlösningar med olika pH-värden för att få information om hur granulerna bäst kan lagras mellan användningar. När granulerna tas ut från disksystemet för att lagras mellan användningar kan matrester finnas kvar vilket kan påverka pH-värdet på granulernas omgivning. pH-värden för mat ligger vanligtvis mellan 3-7 men utstickare såsom citronjuice och äggvitor kan ha pH-värden på 2-3 respektive 8-9, vilket
utgjorde grunden till vilka pH-värden som testades i studien (3, 5, 7 & 9). Resultaten, som visade att granulerna var lite mer resistenta mot vattenlösningar med neutrala än låga pH-värden, pekar på att man bör undvika förhållanden med låga pH-värden vid denna lagring. Studier som dessa är bra för att ta reda på hur man bäst kan behandla och ta vara på produkter som används i situationer där de kan påverkas negativt, för att därefter designa omgivningarna så att produktens livslängd kan förlängas. Trots att just denna produkt troligtvis inte kan komposteras på en industriell skala ses biopolymerer som är, helt eller delvis, baserade på förnybara resurser som ett steg framåt mot en mer miljövänlig framtid. Om fler polymerprodukter baseras på polymerer som är biologiskt nedbrytbara och/eller baserade på förnybara resurser kan detta vara ett positivt steg framåt i kampen mot planetens växande avfallshögar med sopor, sinande fossila resurser och förödande utsläpp av växthusgaser. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9055883
- author
- Svenningsson, Isak LU
- supervisor
- organization
- course
- KBTM05 20211
- year
- 2021
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- polymerteknik, biopolymer, bioteknik
- language
- English
- id
- 9055883
- date added to LUP
- 2021-06-29 10:02:33
- date last changed
- 2021-06-29 10:02:33
@misc{9055883,
abstract = {{The use of biopolymers instead of traditional fossil fuel based and non-biodegradable polymers is seen as a positive step forward towards a more environmentally friendly future. This project investigates a granule product that is used in a dishwashing system with the aim of gaining knowledge about how it is affected by the storage in between uses and its biodegradability. The product is based on a known biodegradable polymer which is partially biobased. Experimental tests were performed to explore the effect of different pH values, in the pH range of foods, to give insight into how the granules could optimally be stored in between uses. Furthermore, biodegradation screenings were performed to investigate disposal options for the granules after they have been used. The results showed that a neutral pH value, 7, is preferred over a low pH, 3, during storage to minimize negative effects on the granules. Results from the biodegradation tests showed that the product is more degradable under aerobic conditions (in aerated soil and compost) than under anaerobic conditions (in anaerobic sludge). This could be further explored when looking into disposal options for the granules, but the relatively slow rate of degradation may be an obstacle.}},
author = {{Svenningsson, Isak}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{The effects of pH and biodegradation on polymer-based granules}},
year = {{2021}},
}