Biodegradation of New Polymer Foundry Binders for the Example of the Composition Polyacrylic Acid/Starch

The investigations on the biodegradation process pathway of the new polymer binders for the example of water soluble composition polyacrylic acid/starch are presented in the hereby paper. Degradation was carried out in water environment and in a soil. The determination of the total oxidation biodegradation in water environment was performed under laboratory conditions in accordance with the static water test system (Zahn-Wellens method), in which the mixture undergoing biodecomposition contained inorganic nutrient, activated sludge and the polymer composition, as the only carbon and energy source. The biodecomposition progress of the polymer composition sample in water environment was estimated on the basis of the chemical oxygen demand (COD) measurements and the determination the biodegradation degree, R_t, during the test. These investigations indicated that the composition polyacrylic acid/starch constitutes the fully biodegradable material in water environment. The biodegradation degree R_t determined in the last 29th day of the test duration achieved 65%, which means that the investigated polymer composition can be considered to be fully biodegradable. During the 6 months biodegradation process of the cross-linked sample of the polymer composition in a garden soil several analysis of surface and structural changes, resulting from the sample decomposition, were performed. Those were: thermal analyses (TG-DSC), structural analyses (Raman spectroscopy) and microscopic analyses (optical microscopy, AFM).

W pracy przedstawiono badania nad przebiegiem procesu biodegradacji nowych spoiw polimerowych na przykładzie wodorozpuszczalnej kompozycji poli(kwas akrylowy)/ skrobia. Degradację prowadzono w środowisku wodnym i w glebie. Oznaczenie całkowitej tlenowej biodegradacji w środowisku wodnym wykonano w warunkach laboratoryjnych zgodnie ze statycznym wodnym systemem testowym (metoda Zahna Wellensa), w którym poddana biorozkładowi mieszanina zawierała pożywkę nieorganiczną, osad czynny oraz kompozycję polimerową, jako jedyne źródło węgla i energii. Postęp biorozkładu próbki kompozycji polimerowej w środowisku wodnym oceniano na podstawie pomiarów chemicznego zapotrzebowania na tlen (ChZT) i wyznaczenia stopnia biodegradacji R_t w przygotowanych mieszaninach w trakcie trwania testu. Przeprowadzone badania biodegradacji w środowisku wodnym wykazały, że kompozycja poli(kwas akrylowy)/skrobia jest materiałem w pełni biodegradowalnym w środowisku wodnym. Stopnień biodegradacji R_t wyznaczony w ostatnim 28 dniu trwania testu osiągnął poziom 65%, co oznacza iż badaną kompozycję polimerową można uznać za w pełni biodegradowalną. Podczas trwania procesu biodegradacji próbki usieciowanej kompozycji polimerowej w glebie ogrodowej trwającego 6 miesięcy przeprowadzono analizę termiczną (TG-DSC), analizę strukturalną (spektroskopia Ramana) oraz mikroskopową (mikroskopia optyczna, AFM) zmian powierzchniowych i strukturalnych wynikających z rozkładu próbki.