Przejdź do treści

Opiekun naukowy:

Dr hab. Piotr Rychter, prof. UJD

Katedra Biochemii, Biotechnologii i Ekotoksykologii

p.rychter@ujd.edu.pl

 

dr inż. Michał Kawalec

Politechnika Białostocka

Wydział Mechaniczny

 

Ekotoksykologiczne aspekty mikro- i nanocząstek powstających i uwalnianych podczas degradacji materiałów polimerowych. Zastosowanie materiałów polimerowych jako nośników o przedłużonym uwalnianiu substancji aktywnych (np. agrochemikaliów)

Zanieczyszczenia środowiska tworzywami sztucznymi to obecnie poważny i globalny problem nie tylko w Europie, ale i na całym świecie. Światowa produkcja i konsumpcja tworzyw sztucznych wzrosła wielokrotnie w przeciągu ostatnich kilkudziesięciu lat. Z powodu niewłaściwej utylizacji wyrobów plastikowych po ich zużyciu (wliczając w to niewystarczający poziom recyklingu), zanieczyszczenia tymi materiałami odpadowymi, zwłaszcza w postaci rozdrobnionej, obserwuje się już na całym świecie zwłaszcza w morzach i oceanach, a także na plażach. Ze szczególną uwagą podchodzi się do mikroplastików (drobin tworzyw sztucznych w zakresie 0,1µm – 5mm). Kolejnym aspektem, jest tworzenie materiałów kompozytowych o osnowach z tworzyw sztucznych, często z pobudek ekonomicznych. Napełniaczami są i substancje mineralne i nawet metale, a przedmiotowe kompozyty można spotkać również z osnowami, które ulegają degradacji hydrolitycznej czy enzymatycznej.

Niniejsza propozycja jest kierowana jako kompleksowe, interdyscyplinarne badania obejmujące procesy degradacji (oksydegradacji, degradacji fotolitycznej, hydrolitycznej i enzymatycznej) wybranych tworzyw sztucznych. Monitorowaniu będą podlegały kluczowe czynniki mające wpływ na integralność kształtek oraz zostaną zidentyfikowane kluczowe procesy zachodzące w degradowanych materiałach uwzględniające zmiany od integralności materiału, poprzez zmian morfologii, do poziomu mikrostruktury. W przypadku kompozytów z metalami, monitorowaniu będą podlegały również przemiany napełniacza.

Doktorant/Doktorantka będzie wytwarzał próbki do badań technikami przetwórstwa

w stopie, obejmującymi również druk 3D. Modelowe materiały (głównie kompozyty) będą wytwarzane w celu sprawdzenia hipotez badawczych czy ich weryfikacji. Będą prowadzone badania starzeniowe pod kątem rozpadu do mikroplastików. Zakłada się również weryfikację ekotoksykologicznych aspektów zarówno mikroplastików jak i produktów degradacji kompozytów o osnowie polimerowej.

W oparciu o przeprowadzone badania planuje się zastosowanie wybranych, nietoksycznych materiałów do wytworzenia systemów przyjaznych środowisku i wspomagających wzrost roślin, np. poprzez przedłużone uwalnianie agrochemikaliów.

Ecotoxicological aspects of micro- and nanoparticles formed and released during polymeric materials degradation. Application of polymeric materials as carriers for the sustained release of active substances (e.g. agrochemicals)

Plastic pollution of the environment is now a serious and global problem not only in Europe, but also around the world. The world production and consumption of plastics has increased many times over the last few decades. Due to improper disposal of plastic products after their use (including insufficient recycling), pollution with these waste materials, especially in fragmented form, is already observed all over the world, especially in the seas and oceans, as well as on beaches. Particular care is taken for microplastics (plastic particles in the range of 0.1 µm – 5 mm). Another aspect is the creation of composite materials with plastic matrices, often for economic reasons. The fillers are both mineral substances and even metals, and the said composites can also be found with matrices that are subject to hydrolytic or enzymatic degradation.

This proposal is addressed as a comprehensive, interdisciplinary research covering the degradation processes (oxidative, photolytic, hydrolytic and enzymatic degradation) of selected plastics. The key factors affecting the integrity of the fittings will be monitored and key processes in the degraded materials will be identified, including changes of material integrity, morphology changes, to the level of polymer microstructure. In the case of composites with metals, changes of the filler will also be monitored.

The PhD candidate will produce samples for research using melt processing techniques, including 3D printing (FDM). Model materials (mainly composites) will be produced in order to test the research hypotheses and verify them. Aging tests will be carried out in terms of disintegration into microplastics. It is also assumed that the ecotoxicological aspects of both microplastics and degradation products of polymer matrix composites will be verified.

Based on the conducted research, it is planned to use selected, non-toxic materials to create environmentally friendly systems and support plant growth, e.g. through the prolonged release of agrochemicals.