مطالعه زيست تخريب پذيري و اثرات زيست محيطي نانو چندسازهاي سلولزي تحت شرايط كمپوست كنترل شده

Biodegradation and ecotoxicological impact of cellulose nanocomposites under Controlled Composting Conditions

هدف از این مطالعه بررسی تخریب زیستی نانو چندسازه‌های ساخته‌شده از پلی وینیل الكل و نانو الیاف سلولزی تحت شرایط كمپوست كنترل شده و ارزیابی كیفیت كمپوست نهائی بود. فیلم‌های نانو چندسازه بر پایه پلی وینیل الكل با مقادیر 5، 10، 20 و 30 درصد وزنی نانو الیاف سلولزی و با استفاده از نیتروژن مایع، خشك‌كردن انجمادی و پرس داغ تهیه شدند. نمونه‌ها به مدت 150 روز در داخل كمپوست تولیدی از پسماندهای آلی شهر كرج دفن شدند. تخریب زیستی نمونه‌ها بوسیله آزمون‌های بصری، كاهش وزن، میكروسكوپ الكترونی و طیف‌سنجی فروسرخ مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین اثرات سمیت نمونه‌های كمپوست بوسیله آزمون رشد گیاه (شاهی و اسفناج) ارزیابی گردید. مطالعه زیست تخریب‌پذیری فیلم‌های نانو چندسازه‌ها در طول كمپوست كردن نشان داد، مقدار تخریب فیلم‌های نانو چندسازه‌ها به مقدار نانو الیاف سلولزی بستگی دارد. تصاویر میكروسكوپ الكترونی روبشی نیز نشان داد، با افزایش مقدار نانو الیاف سلولزی مقدار تخریب (خلل و فرج و ترك ) در سطح نمونه‌ها افزایش یافت. آزمون سمیت با استفاده از رشد گیاه نشان داد كه نمونه‌های كمپوست حاوی پلی وینیل الكل و نانو الیاف سلولزی، اثر بازدارندگی بر رشد هیچ یك از دو گیاه نداشت.

The biodegradability of cellulose nananofiber-PVA nanocomposites were studied under controlled composting conditions and the quality of the compost was evaluated. The nanocomposite based on PVA with 5, 10, 20 and 30 wt % of CNF was prepared by using liquid nitrogen and freeze drying techniques. Specimens were buried in compost obtained from municipal solid waste of a compost Factory, Karaj municipality, Iran, for 150 days. The biodegradability of materials was assessed by calculation the visual observation, weight loss, scanning electron microscopy (SEM) and chemistry and transparency (FTIR). The ecotoxicological impact of compost samples was evaluated via plant growth tests with cress and spinach. Biodegradation studies of the films during municipal solid waste confirmed that the biodegradation time of PVA/CNF films greatly depends on the CNF content. The SEM analysis showed that the biodegradability of the films at surface of the samples (deep pores and cracks) was increased with increased the CNF content. By considering the ecotoxicological test using plants growth, it seems that all nanocomposite and pure PVA did not generate a negative effect on germination or development of the vegetal species.