Abbau und Verschlechterung

Abbau und Verschlechterung

  • Die Natur hat schon immer in beträchtlicher Menge und Vielfalt polymere Materialien mit interessanten Zusammensetzungen und Strukturen bereitgestellt.
  • Diese natürlichen Polymere umfassen Polysaccharide, wie Cellulose, Chitin, Stärke, Alginat, Galactan, Hyaluronsäure, Dextran und Gellan , die aus Pflanzen, Tieren und mikrobiellen Quellen gewonnen werden, und Polyester, wie Poly(b-hydroxybutyrat) und Poly(b .). -hydroxybutyrat- co-b – Hydroxyvalerat ), produziert von zahlreichen Bakterien.
  • In biologischen Systemen finden sich Polysaccharide und ihre Derivate als Energiespeicher, als Bestandteile der Zellwand von Pflanzen, in Bakterien und im Bindegewebe.

Sowohl Abbau– als auch Abbauprozesse beinhalten den Abbau von Materialien einschließlich Polymeren. Es gibt jedoch einen Unterschied zwischen „biodegradation“ und „biodeterioration“.

Während sich „biologischer Abbau“ auf die Verwendung von Mikroorganismen zur Veränderung von Materialien mit einem positiven oder nützlichen Zweck bezieht, bezieht sich „biologischer Abbau“ auf die „negativen Auswirkungen der Aktivität lebender Organismen“. Biologische Prozesse sind die Hauptursache für die Verschlechterung der biologischen Verschlechterung.

Degradierung

  • Die Reduktion einer chemischen Verbindung zu einer weniger komplexen, etwa durch Abspaltung einer oder mehrerer Gruppen, wird als Abbau bezeichnet.
  • Der biologische Abbau natürlicher und einiger synthetischer Polymere tritt auf, wenn die Polymerdepolymerisation als Ergebnis der Enzymsekretion einiger Mikroorganismen stattfindet.
  • Diese Enzyme oxidieren oder hydrolysieren das Polymer entweder, indem sie die funktionelle Hauptkette und die Endgruppen der Polymerkette angreifen, so dass Polymerketten mit entweder Sauerstoff oder Stickstoff oder beidem mit niedrigem Kristallinitätsgrad am anfälligsten sind.
  • Naturfasern, die die meisten dieser Kriterien erfüllen, sind daher in hohem Maße biologisch abbaubar, während synthetische Fasern wie Polypropylen und Polyethylen am wenigsten biologisch angegriffen werden und dann abgebaut werden.
  • Obwohl aromatische Polyester und Polyamide Sauerstoff und Stickstoff in ihren jeweiligen Molekülketten enthalten, widerstehen sie auch dem biologischen Abbau weitgehend aufgrund ihrer Molekülkettensteifigkeit und hohen Kristallinität.
  • Der Materialabbau resultiert aus dem komplexen Zusammenspiel physikalischer, chemischer und biologischer Abbauprozesse.
  • Der Begriff biologischer Abbau wird häufig verwendet, um einen Abbau zu bezeichnen, der in einer biologischen Umgebung stattfindet. Es kann definiert werden als „der allmähliche Abbau eines Materials, der durch eine bestimmte biologische Aktivität vermittelt wird“.
  • Der Abbau ist ein wichtiger Prozess zur Umwandlung oder Anreicherung von Umweltschadstoffen, darunter Kohlenwasserstoffe (z. B. Öl), polychlorierte Biphenyle (PCB), polyaromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), heterozyklische Verbindungen (wie Pyridin oder Chinolin), pharmazeutische Substanzen, Radionuklide und Metalle.
  • Darüber hinaus sorgt es auch für den richtigen Nährstoffkreislauf in der Umwelt.

Verschlechterung

  • Verschlechterung bezieht sich auf die Handlung oder den Prozess der Beeinträchtigung oder Minderung in Qualität, Funktion oder Zustand.
  • Verschlechterung ist definiert als Verlust der strukturellen Kapazität im Laufe der Zeit infolge der Einwirkung externer Agenzien oder Materialauswaschung (Sanchez-Silva et al. 2008).
  • Biologische Verschlechterung in ihrer weithin akzeptierten Form der Definition ist: „jede unerwünschte Änderung der Eigenschaften eines Materials, die durch die Lebensaktivitäten von Organismen verursacht wird“ (Hueck, 1968).
  • Eine andere Definition ist: „der Prozess, durch den biologische Arbeitsstoffe (dh lebende Organismen) die (strukturelle) Qualitäts- oder Wertminderung verursachen“
  • Der durch Umwelteinflüsse im Freien induzierte Verschlechterungsprozess von Materialien ist ein komplexes Zusammenspiel von klimatischen und lokalen meteorologischen Eigenschaften, biologischen Prozessen und häufig komplizierten chemischen Prozessen, die durch den Einfluss von Schadstoffen und natürlichen Bestandteilen aus der Umgebung entstehen.
  • Mit Ausnahme des durch katastrophale Ereignisse verursachten Zerfalls sind die wichtigsten natürlichen Umweltfaktoren, die die Materialverschlechterung beeinflussen, unter anderem Feuchtigkeit, Temperatur, Sonneneinstrahlung, Luftbewegung und -druck, Niederschlag, chemische und biochemische Angriffe und Eindringen von Mikro und Makroorganismen .
  • Natürliche Faktoren, zusammen mit solchen, die voraussichtlich Teil der Verschmutzungsprozesse sind, fördern kontinuierlich Verwitterung und Materialzerfall, einschließlich Metallkorrosion.
  • Die biologische Verschlechterung durch Insektenbefall und/oder Pilzwachstum und die andere Form der Verschlechterung wird durch widrige Umweltbedingungen wie extreme Feuchtigkeit oder starke Schwankungen der relativen Luftfeuchtigkeit in Verbindung mit großen Schwankungen der Tag- und Nachttemperaturen, Licht- und Luftschadstoffe verursacht. 

Biologische Verschlechterungsfaktoren

  • Bei Kondenswasser oder Feuchtigkeit durch hohe Luftfeuchtigkeit kommt es immer zu einem Befall durch biologisches Wachstum wie Schimmel oder Pilze, Insekten und Nagetiere.
  • Biologische Stoffe greifen Papier und andere organische Materialien an, wenn Temperatur und Feuchtigkeit unkontrolliert sind.
  • Schimmelpilzsporen bleiben in der Luft schweben, bis sie geeignete Bedingungen für ihr Wachstum finden. Wenn Schimmel in der Sammlung beobachtet wird, die Umweltbedingungen jedoch nicht geändert werden, um seine Vermehrung zu stoppen, verdaut der Schimmel das Material, auf dem er zu wachsen begonnen hat.
  • Dies führt zur Verfärbung und Verschlechterung der angegriffenen Materialien und zu einem schnellen Festigkeitsverlust organischer Materialien.

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