Spelling suggestions: "subject:"biologiska nedbrytning"" "subject:"biologische nedbrytning""
1 |
Coarse detritus in oligotrophic lake littoral zones : utilization by intervertebrates and contribution to carbon flowBohman, Irene January 2005 (has links)
Syftet med denna avhandling är att öka förståelsen av hur grovt organiskt material, sk grovdetritus, tex löv och makrofytrester, bryts ner i sjöars strandzoner. Motivet bakom intresset för detta är att små näringsfattiga sjöar i skogsrika områden ofta är beroende av tillförsel av energi utifrån och att nedbrytningen av grovdetritus är relativt lite undersökt i sjöar. Utifrån tillförd detritus, i löst och partikulär form kan utgöra extra energikälla för sjöekosystem, men bara om några organismer kan tillgodogöra sig detta organiska material. I sötvatten kan sådana organismer vara bakterier, svampar och ryggradslösa djur. Under nedbrytningsförloppet produceras en mängd mellanprodukter som kan användas av andra konsumenter tex fisk. På så sätt återcirkuleras energi och näring från detritus utan fullständig nedbrytning. Vidare har det föreslagits att hög biodiversitet kan resultera i hög ekosystemfunktion, t ex effektiv nedbryning. Därför kan studier av både samhällen och enskilda arter av nedbrytare öka förståelsen av förändringar i hela ekosystemets funktion. Inom ramen för avhandlingen har jag studerat vilka arter som deltar i nedbrytningen av grovdetritus och vilka möjliga vägar för det fortsatta nyttjandet av detta material som finns. Jag har särskilt betonat det säsongsmässiga mönstret för omsättningen av grovdetritus och för tillgängligheten av mellanprodukter. Resultaten visar att både mikroorganismer och ryggradslösa djur successivt processar tillgängligt grovt organiskt material under hela året. Viktminskningsmönstret över året hos löv och makrofytrester är nära kopplat till förekomst och tillväxt hos olika arter av nedbrytande ryggradslösa djur, sk fragmenterare. Av de vanligaste förekommande tio arterna fragmenterare, var nio nattsländelarver. Därför drar jag slutsatsen att dessa arter av nattsländelarver spelar en avgörande roll för omsättningen av grovdetritus i sjöstränder i sydöstra Sverige. Samtidigt visar resultaten att sötvattengråsuggan spelar mindre roll för nedbrytningen av grovdetritus än förväntat. Denna art föredrar andra födoämnen åtminstone under våren och undviker de grunda bottnarna där grovdetritus finns under vintern. I laboratorieexperiment har jag visat att nedbrytning av löv i närvaro av fragmenterare huvudsakligen ger upphov till två olika produkter: löst organiskt material och finpartikulära rester. Därmed har jag visat att fragmenterare kan omsätta grovdetritus snabbare än mikroorganismer. Slutsatsen blir att mikroorganismernas kvantitativa bidrag till nedbrytning av grov grovdetritus är beroende av mängden fragmenterare. Jag har också visat att olika kombinationer detritussorter och fragmenterararter kan påverka när olika nedbryningsprodukter blir tillgängliga för andra organismer. Sammanfatningsvis har jag visat att grovdetritus är en attraktiv födoresurs för ryggradslösa djur i näringsfattiga sjöars strandzoner, precis som i små bäckar. Dessutom visar jag att de arter av fragmenterare som är speciella för sjöar, tillsammans omsätter tillgängligt grovdetritus i ett finskaligt tidsmönster över året. Detta mönster har utvecklats genom anpassning till trädens lövfällning och nedvissningen av vattenväxter som sker på hösten i vårt klimat. Jag vill också betona att ökade kunskaper om nedbrytning av grovdetritus krävs för att kunna förutsäga effekter av olika störningar i dessa ekosystem. Slutligen rekommenderar jag att nedbrytningshastigheten för grovdetritus testas som mått på ekosystemfunktion också i sjöar. / The general aim of this thesis was to increase the understanding of the mechanisms behind coarse detritus turnover in oligotrophic lake littoral zones. The reason for this interest is that small lakes located in forested areas often display dependence on detritus based energy sources, both external and internal. Additionally, in lake ecosystems the coarse detritus resource has been comparatively less studied than in streams. Both dissolved and particulate external detritus constitute extra energy contribution to ecosystems, but only if some organisms can assimilate the provided matter. The most common capable organisms to do so in freshwaters are bacteria, fungi and invertebrates, and they return a variety of intermediary products available for other consumers. Further, it has been suggested that a positive relation between species diversity and ecosystem function exists. Therefore the study of both community and individual species of decomposers may provide information significant to understand changes in ecosystem function. Within the outline of the thesis, I studied what species are involved in the processing of coarse detritus carbon and what are the key routes for the further use of this littoral carbon. I specially emphasize the temporal pattern of the detritus turnover and the availability of decomposition products to other organisms in the lake ecosystem. The results showed that microorganisms and invertebrates in the lake littoral zone successively process carbon from coarse detritus during the whole year. The weight loss from coarse detritus displayed a seasonal distinctive pattern temporally connected to shredder appearance and growth. Therefore, I emphasize the key role of certain trichopteran shredder species for litter processing in lakes in this region, southeast Sweden. At the same time, the shredder function of Asellus aquaticus was less important than expected. A. aquaticus was shown to utilize of a quite broad range of food sources and to prefer other habitats during the main decomposition period for leaf litter. In the laboratory I discovered that the decomposition of leaf litter principally results in two products, DOM from passive leakage and FPOM from active leaf litter processing by shredders. The experiment showed that shredders have the potential to consume leaf litter resources before microbial decomposition influence litter weight considerably. Thus, the quantitative importance of microorganisms (fungi and/or bacteria) for leaf litter turnover is suggested to directly depend on density of shredders in lake littoral zones of the kind studied. I have also shown that the combination of detritus types and invertebrate processor species influence the temporal accessibility of intermediate decomposition products. I conclude that coarse detritus is an attractive food resource for invertebrates also in small oligotrophiclakes like it is in smaller streams. I also conclude, that the lake specific set of shredder species recycle this carbon resource yearly in a fine-scaled temporal sequence - adapted to the predictable seasonal variation of detritus quality on these latitudes. Further, I stress the importance of increased knowledge of decomposing processes before predicting the effects of disturbance on this kind of widespread freshwater systems. Finally, I propose that the decomposition rate of coarse detritus should be tested as an assessment tool for integrating disturbances on ecosystem functions in small oligotrophic lakes, respecting the unique lake characteristics.
|
2 |
Analys av biologiskt nedbrytbara hydrauloljor enligt OECD301 / Analysis of biological degradation of hydraulic fluids according to OECD301Latt Furholt, Solbjørg January 2021 (has links)
OECD (Organisation for Economics Co-operation and Development) är en internationell organisation som arbetar för ekonomisk tillväxt och ökad hållbarhet bland annat genom upprättande av standarder. En väletablerad OECD standard är Closed Bottle 301D vilket mäter bionedbrytbarhetsförmågan hos organiska komponenter i en aerobisk och akvatisk miljö. Metoden har tillämpats på utvalda hydrauloljor då det finns intresse att övergå till mera ”gröna” hydrauloljor för att minska de skador och kostnader som kan uppstå vid läckage. Syftet är att utvärdera den biologiska nedbrytbarsförmågan hos utvalda hydrauloljor genom standardmetoden OECD, Closed Bottle 301D. Arbetet skall kunna ge ökad kännedom och insikt i metoden för framtidiga försök. Grundprincipen bakom Closed Bottle 301D är att använda sig av tillslutna BOD-flaskor där själva nedbrytningsprocessen skall pågå. Utöver detta gäller det att hydrauloljorna skall ha brutits ner minst 60% på 28 dagar för att kunna klassificeras som biologisk nedbrytbara enligt standarden. Vissa förutsättningar behövs för att hydrauloljorna skall kunna brytas ner på liknande sätt som i naturen. Vid att inokulera BOD-flaskorna med mikroorganismer från en slamkälla och tillsätta andra nödvändiga mineraler skapas en miljö där hydrauloljorna har möjlighet att bryta ner. BOD (Biological Oxygen Demand) kan användas för att beskriva hur mycket biologiskt nedbrytbar substans som finns och hur snabbt organismer förbrukar syre i en given mängd vatten. En jämförelse mellan mängden syre som går åt (BOD) och det teoretiska syrebehovet ThOD (Theoretical Oxygen Demand) kan sedan ge svar på hydrauloljornas nedbrytningsförmåga. Under experimentets gång visade det sig att inga av de utvalda hydrauloljorna uppnådde kravet för att klassificeras som biologiskt nedbrytbar enligt OECD metoden. Detta betyder dock inte att dessa hydrauloljor inte kan brytas ner, men att ett längre tidsintervall krävs for att uppnå detta. Experimentet gav för övrigt resultat som stämde bra överens med förväntningarna gällande oljornas beteende under nedbrytningsprocessen, vilket styrker att OECD metoden är en pålitligt metod för att analysera nedbrytbarhetsförmågan hos oljor. / OECD (Organisation for Economics Co-operation and Development) is an international organization which works for economical growth and increased sustainability through establishments of standards. A well-established OECD standard is the Closed Bottle 301D which measures the biodegradability in organic components in an aerobic and aqueous environment. The method has been applied for some selected hydraulic fluids, as a result of the increased interest of switching to “green” hydraulic fluids to decrease the damage and cost which is caused by oil spill. The purpose is to evaluate the biodegradability of selected hydraulic fluids through the standard OECD, Closed Bottle 301D. The thesis should be able to give increased knowledge and insight in the method for future evaluations. One of the principles behind Closed Bottle 301D is to use closed BOD-bottles where the process of biodegradation is taking place. Moreover, is it required that the hydraulic fluids have biodegraded to a minimum of 60% in 28 days in order to be classified as biodegradable according to the standard. Certain conditions are required for the hydraulic fluids in order to give them the chance to biodegrade in a similar way as in nature. By inoculating the BOD-bottles with microorganisms from a sludge source and adding other necessary minerals, an environment where the hydraulic fluids are given the right conditions in order to biodegrade is being created. BOD (Biological Oxygen Demand) can be used to detect the amount of biodegradable substances and how fast the microorganisms utilizes oxygen in a given amount of water. A comparison between the utilized amount of oxygen (BOD) and the theoretical amount ThOD (Theoretical Oxygen Demand) is used to describe the hydraulic fluids ability to biodegrade. Through this experiment it turned out that no one of the selected hydraulic fluids achieved the required biodegrading value in order to be classified as biological biodegradable according to the OECD method. This doesn’t necessarily mean that the fluids cannot biodegrade, but that a longer period of time is required for that to happen. The experiment gave results which corresponded with the expected outcome regarding the biodegradation process of the fluids, which strengthens the OECD method to be a reliable method in analysing oil’s ability to biodegrade.
|
3 |
Design och utveckling av ett skal till en vädersond för engångsbruk i troposfären / Design and development of a casing for a weathersonde for one-time-use in the troposphereJakobsson, Joel, Åström, Erik January 2016 (has links)
Denna uppsats beskriver utvecklingen av ett skal till en vädersond för engångsbruk i troposfären. Syftet var att undersöka hur skalet skulle kunna utformas för att möjliggöra användning till både en radiosonde och en dropsonde, samt hur miljöpåverkan i end-of-life-fasen av produkten skulle kunna minskas. Arbetets genomförande baserades på en produktutvecklingsprocess framtagen av Ulrich och Eppinger (2008). En förstudie utfördes och resulterade i en kravspecifikation som låg till grund för konceptgenereringen. Framtagna koncept utvärderades och de mest lovande testades med hjälp av fysiska prototyper och virtuella simuleringar tills en slutgiltig utformning hade fastställts. Arbetet resulterade i ett cylinderformat rör av cellulosadiacetat som omsluter större delen av vädersondens kretskort och lämnar utvalda komponenter exponerade. I vardera änden av röret sitter två halvcylindriska korkar av naturlig kork som täpper igen öppningarna. En tunn skärm av cellulosadiacetat i form av en fyrdelad cirkel fästs vid cylinderns ena ände och bromsar fallet till önskad hastighet. Vid användning som dropsonde ser skärmen även till att sonden faller stabilt och i rätt orientering. Miljöpåverkan i end-of-life-fasen identifierades främst som plastnedskräpning och giftiga utsläpp från de elektroniska komponenterna. Då det inte framstod som ett realistiskt alternativ att permanent kapsla in elektroniken för att förhindra utsläppet av gifter så valdes istället att motverka de långsiktiga effekterna av plastnedskräpning. Samtliga delar av skalet består därmed av biologiskt nedbrytbara material. Det konstaterades även att det finns goda utsikter för användning av biologiskt nedbrytbara skal även för sonder som används på högre altituder, och att miljöpåverkan möjligen kan minskas ytterligare genom användning av grön elektronik länge fram. / This Master Thesis describes the development of a casing for a disposable weathersonde for one-time use in the troposphere. The purpose was to examine how the casing could be designed to allow for use as both a radiosonde and a dropsonde, and how the environmental impact of the product's end-of-life phase could be reduced. The work process was based on a product development process developed by Ulrich and Eppinger (2008). A pre-study was conducted which resulted in a requirement specification that formed the basis for concept generation. The concepts were evaluated and the most promising ones were tested using physical prototypes and virtual simulations until a final design had been established. The work resulted in a cylindrical tube of cellulose diacetate which envelops most of the weathersonde's circuit board and leaves selected components exposed. At each end of the tube there are two semi-cylindrical corks made of natural cork that seal the openings. A thin screen of cellulose diacetate in the shape of four quarter-circles is attached to one end of the cylinder and brakes the fall to the desired speed. When used as a dropsonde the screen also ensures that the casing falls in a stable manner and in the correct orientation. The environmental impacts in the end-of-life phase were identified mainly as plastic waste and toxic emissions from the electronic components. As there appeared to be no realistic way to permanently encapsulate the electronic components and prevent the release of toxins, it was instead decided to counteract the long-term effects of plastic waste. All parts of the casing thus consist of biodegradable materials. It was also found that in there are good prospects for the use of biodegradable casings even for weathersondes that are used at higher altitudes, and that the environmental impact can possibly be reduced further through the use of green electronics in the future.
|
4 |
Reduction of Acrylamide in Reject Water from Sludge Dewatering / Reduktion av akrylamid i rejektvatten från slamavvattningAspegren, Martina January 2023 (has links)
Norrvatten produces and delivers drinking water to approximately 700 000 people in the northern part of the Stockholm region in Sweden. In their water treatment plant Görvälnverket, water from Lake Mälaren is purified. During the purification, sludge is produced. To be able to use the sludge as landfilling material, it must be dewatered. Polyacrylamide is used as a flocculant for this purpose. However, in the reject water leaving the sludge and discharged into Lake Mälaren, acrylamide monomers are often left as a rest product from the manufacturing of polyacrylamide. The problem is that acrylamide is toxic to living organisms. The aim of this master thesis was to evaluate proposed water treatment techniques to reduce acrylamide in the reject water leaving Görvälnverket and reach Norrvatten´s goal of an acrylamide concentration below 0.10 µg/l. The water treatment techniques evaluated were ozonation, moving bed biofilm reactor and trickling filter. Along with that, oxidative stress and genotoxicity from the ozone were analysed. Also, the ability of Lake Mälaren to degrade acrylamide was evaluated. The ozone tests were performed in a pilot plant in a laboratory at IVL Swedish Environmental Research Institute (IVL Svenska Miljöinstitutet), the moving bed biofilm reactor- and the trickling filter test were performed in pilot plants at Görvälnverket and the degradation tests in water from Lake Mälaren were performed at Görvälnverket as well. The results showed that ozonation of the reject water could reduce acrylamide in the reject water and fulfil Norrvatten´s goal of below 0.10 µg/l acrylamide. When an ozone dose of 0.70 mg/l was applied to the reject water with an acrylamide concentration of 2.5 µg/l, more than 98 % of the acrylamide was reduced. Furthermore, no oxidative stress or genotoxicity seemed to be generated from the ozonation. The moving bed biofilm reactor and the trickling filter did reduce the acrylamide by 80.77 % and 94.7 % respectively and the results suggested that they could be used to reach Norrvatten´s goal. Finally, the results indicated that water from Lake Mälaren could degrade acrylamide at a temperature of 15 °C in 4 days and in 8 °C in 13 days and reach the goal. / Norrvatten producerar och levererar dricksvatten till cirka 700 000 människor i norra delen av Region Stockholm i Sverige. I deras vattenverk Görvälnverket renas vatten från Mälaren. När sjövattnet renas produceras slam. För att slammet ska kunna användas som landfyllnadsmaterial måste det avvattnas. Polyakrylamid används som flockningsmedel i det syftet. I rejektvattnet som lämnar slammet och släpps ut i Mälaren finns ofta akrylamid monomerer kvar som en restprodukt från framställning av polyakrylamid. Problemet med detta är att akrylamid är toxiskt för levande organismer. Syftet med detta masterexamensarbete var att evaluera föreslagna vattenreningstekniker för att reducera akrylamid i rejektvattnet som lämnar Görvälnverket och inte överstiga en akrylamidkoncentration på 0,10 µg/l som är Norrvattens mål. Vattenreningsteknikerna som evaluerades var ozonering, biofilmreaktor med rörlig bädd och biobädd. Utöver det var oxidativ stress samt genotoxicitet från ozoneringen analyserad. Dessutom var nedbrytningsförmågan av akrylamid i Mälaren testad. Ozonerings försöken utfördes i en pilotanläggning i ett laboratorium hos IVL Svenska Miljöinstitutet, testerna med biofilmreaktor med rörlig bädd och biofilter utfördes i pilotanläggningar på Görvälnverket och nedbrytningstesterna i Mälarvatten utfördes också på Görvälnverket. Resultaten visade på att ozonering av rejektvattnet kan reducera akrylamid och uppfylla Norrvattens mål om en akrylamidkoncentration på mindre än 0,10 µg/l. När en ozondos på 0,70 mg/l applicerades i rejektvattnet med en akrylamidkoncentration på 2,5 µg/l reducerades mer än 98 % av akrylamiden. Vidare tycktes inte ozoneringen bidra till oxidativ stress eller genotoxicitet. Biofilmreaktorn med rörlig bädd och biofiltret reducerade akrylamid med 80,77 % respektive 94,7 %. Resultaten visade att dessa tekniker skulle kunna användas för att nå Norrvattens mål. Utöver detta visade studien att vatten från Mälaren kan bryta ner akrylamid i 15 °C på 4 dagar och i 8 °C på 13 dagar och nå målet.
|
5 |
Hållbart byggande : En modell för beslutstagande av stommaterial vid nybyggnation av flerbostadshusFougberg, Tove, Zacharias, Linda January 2018 (has links)
In Sweden housing shortage is a rising issue. Within a ten year period scientists predict that the Swedish population will increase from 10 to approximately 11 million people. Due to this increase in the Swedish population, the production of multi-dwelling buildings should be expanding, though instead building development is now decreasing. The Swedish government recently stated upon a climate strategy, to have no excessive emissions of greenhouse gases until the year of 2045. Regarding this climate strategy and the increasing need for housing, the need to build time-efficient, low cost buildings that have minimal environmental impact is in a greater demand than ever before. The purpose of this degree project is to elucidate the environmental effects, costs and assembly time for multi-dwelling buildings with prefabricated wooden and concrete frames. The study, based on literature and interviews, displays that prefabricated cross-laminated timber frames are more expensive than prefabricated concrete frames. However, choosing a timber frame does not necessarily result in a higher production cost compared to a concrete frame. Due to the dehydration time with concrete frames, wooden frames are almost 20 % more time efficient to assemble. Although wooden frames take less time to assemble, they often need more post-production work to withhold quality demands in comparison to concrete frames. The difference in environmental effect between the two materials is significant. Wood is an organic and renewable material and therefore has a low environmental impact. Concrete, which is a non-renewable material, has a higher environmental impact because of its cement component. Today 90 % of the newly developed multi-dwelling buildings are constructed with concrete. To reach the climate strategy in 2045, an increase of wooden constructions is one solution to lower the greenhouse gas emissions. Regarding that most of today’s construction building companies are using concrete as their primary frame material, this way of construction will have to change. Due to this future change, a decisionmaking model for selecting framework material has been developed. The model aims to guide clients and construction companies in an early process to get a first indication on what type of material that would be most beneficial to use in a project. The model is based on three different key factors; environmental effect, investment cost and time. When using the model, these key factors will be compared to each other and prioritized in a hierarchy setting. The outcome specifies the most preferable material to use in a project.
|
6 |
Utvärdering av faktorer för optimering av biologisk in situ-sanering av bensinförorenad mark / Evaluation of factors for optimisation of biological in situ remediation in petrol-polluted soilJohansson, Niklas January 2021 (has links)
En av de vanligaste föroreningarna i mark och grundvatten är aromatiska kolvä- ten såsom bensen, toluen, etylbensen och xylener. Dessa härstammar från ex. ben- sin och har läckt ut till omgivande miljö från drivmedelsanläggningar. I stället för schaktning och bortforsling av de förorenade jordmassorna som mest förekom- mande ex situ-saneringsmetod behövs mer forskning kring in situ-saneringsmetoder där föroreningen alltså kan angripas på plats. I denna rapport undersöks förhöjd biologisk nedbrytning genom att redogöra för de önskvärda (bio)kemiska reak- tionerna i marken, de parametrar som styr den biologiska nedbrytningen samt huruvida dessa parametrars inverkan har kunnat påvisas i tre stycken fallstu- dier där in situ-sanering utförts vid drivmedelsanläggningar. Studien kommer fram till ett antal primära (ursprungliga) variabler såsom föroreningen i fråga, jordtätheten och klimatet, samt ett antal sekundära (förändringsbara) variabler såsom oxidationsmedlet, mikroorganismerna, näringsämnena och markvattnet. Dessa presenterades sedan i en schematisk skiss som visar hur de växelverkar med parametrarna för optimal biologisk nedbrytning, vilka visade sig ha vissa optimala värden. Dessa konstaterades vara föroreningshalten (<5-10 viktprocent torr jord), pH-värdet (6-9), temperaturen (20-35◦C), vattenmättnaden (40-80%), syrehalten (> 2 500 viktprocent kolväten), C:N:P-kvoten (100:10:1) samt koncent- rationen mikroorganismer (> 103 CFU/ml). När de olika parametrarnas inverkan i fallstudierna undersöktes kunde slutsatsen dras att det skulle behövas ytterliga- re data och mätningar vid varje sanering för att kunna garantera att parametrarna varit inom sina respektive optimala värden. / One of the many goals for a sustainable living and a healthy environment is the reduction of toxic substances in soil and groundwater. Within this ambit, one of the most common pollutants is aromatic hydrocarbons such as benzene, tolue- ne, ethylbenzene and xylenes (BTEX) which are spread from e.g. filling stations for fuel as they are constituents of petrol. These are volatile and can constitute a risk for humans and the environment as they percolate through the soil and groundwater resources as well as can exfiltrate from the ground to surrounding buildings and pollute the indoor air. Once these pollutants are present in the soil, the site needs to be remediated, something which is mainly done ex situ by exca- vating the polluted masses to be sent to a treatment facility. An alternative to this is in situ remediation where the pollution can be treated without being excavated and thus having a smaller impact on the environment. In this report, one of these techniques called enhanced biodegradation was studied, which implies the application of oxidisers to faciliate microbial activities. It investigated (1) how this remediation technique works and what (bio)chemical reactions are desired in the soil; (2) what are the principal parameters that enable this remediation process and how do they interact with the surrounding factors, and (3) whether the impact of these parameters can be estimated in three case studies where this technique has been used. The three case studies were filling stations located in Sweden, having similar pollutants and geology, and two diffe- rent oxidisers had been used. The study resulted in the identification of a number of primary (initial) varia- bles such as the pollutant characteristics, the soil density and the climate; as well as a number of secodnary (modifiable) variables such as the oxidiser, microorga- nisms, nutrients and soil moisture. These were then presented in a scheme which shows how their interactions with the parameters for optimal biodegradation. Each parameter was found to have a certain optimum such as the concentration of hydrocarbons (<5-10 mass percent of the dry soil) , pH value (6-9), tempe- rature (20-35◦C), soil water saturation (40-80%), oxygen concentration (> 2,500 mass percent of the hydrocarbons), C:N:P ratio (100:10:1) as well as concentration of microorganisms (> 103 CFU/ml). A negative correlation could be identified between the soil density and the oxygen concentration in the soil, as well as a po- sitive correlation between the soil water saturation in the and the soil moisture, alternatively additional water via irrigation. The impact of each parameter in the case studies of in situ remediation was assessed and the it could be concluded that they would need additional data and measurements for most parameters in order to guarantee that they are within the respective optima.
|
7 |
Biodegradation Experiments of Polymeric Materials: Monitoring and Analysis / Bionedbrytning av Polymera Material: Undersökning och AnalysOjala, Sini January 2021 (has links)
Plastskräp har blivit ett global problem på grund av nedskräpning och otillräcklig avfallshantering. Användning av biologiskt nedbrytbart material kan underlätta problemet, även om det inte är en universallösning. Produkter gjorda av biologiskt nedbrytbart material skall ändå till avfallshantering eftersom nedbrytningen kan vara långvarig och variera mycket beroende av omgivningen. Därmed är användningen av biologiskt nedbrytbart material endast berättigat då det är svårt att samla in materialet eller avskilja det från organiskt material. Studiens mål var att undersöka biologiskt nedbrytbara material som kan användas i produkter som fungerar under många olika driftsförhållanden och inte kan återställas efter användning. I den litterära delen av denna studie definieras nedbrytning genom egenskaper och förhållanden som påverkar nedbrytningsprocessen. Nedbrytning av polyestrar och cellulosa och de standardprocessarna som används i nedbrytningsexperimenten betraktades. Standardprocesserna för nedbrytning studerades för att få en klarare inblick i den eftertraktade nedbrytningsgraden och de standardiserade förhållandena för nedbrytningen i olika miljöer. En sammanfattning av olika nedbrytningsexperiment och analysmetoder är också inkluderade för att försäkra att experimenten som utfördes är både giltiga och jämförbara med andra forskningsresultat inom fältet. I detta forskningsprojekt utfördes nedbrytningsexperiment i färskvatten- och hemkompostmiljöer. Målet med projektet var att bedöma ifall materialen kunde brytas ned i ett brett spektrum av miljöer, ifall de var mindre skadliga för naturen än konventionella material som används av dagens industri och för att uppskatta nedbrytningstakten. Nedbrytningstiden var 140 dagar och experimentet utfördes med 10 olika material: betecknade som A-J. Materialen analyserades 8 gånger under nedbrytningsperioden förutom materialen I och J som analyserades en gång efter 140 dagar. Materialen analyserades mekaniskt, strukturellt och termiskt med hjälp av dragprovning, FTIR och DSC. Provernas viktförändring bestämdes också. Nedbrytning observerades visuellt från provernas yta och genom mekaniska prover. Materialen som placerades i hemkomposten visade klara tecken på nedbrytning då färgen hade förändrats och förstärkningsfibrerna hade blivit synliga. Materialen som placerats i hemkompostmiljö visade också klara tecken på tillväxt av mikroorganismer och biomassa som uppstått på ytan av materialen. Sammanfattningsvist, visade materialen B, C och G de mest lovande resultaten med klara tecken på biologisk nedbrytning och de hade en snabbare nedbrytningstakt än de andra materialen som undersöktes. Material D visade klara tecken på biologisk nedbrytning på ytan men dess nedbrytningstakt var uppskattad att vara mycket långsammare. Därmed rekommenderas det att använda material A, B, D och G istället för konventionella icke biologiskt nedbrytbara material. Dessa material har potential att sänka den negativa inverkan och de långsiktiga riskerna av plastskräp för miljön. / Plastic debris has become a global crisis due to littering and misplaced waste management. The use of biodegradable materials can ease the problem, but it is not always the answer. Products made of biodegradable materials are still to be waste managed since biodegradation can be a long process and is highly dependent on the environment conditions. Hence, the use of biodegradable materials is justified only when retrieving the product after use is impossible or prohibitively expensive or separating it from organic matter is difficult. This study was made to investigate biodegradable materials that can be used in products that are operating in broad range of operational conditions and cannot be retrieved back after use in most cases. In the literature part of this study the biodegradation is defined along with properties and conditions that affect the biodegradation process. Biodegradation of polyesters and cellulose, and standards used in the biodegradation experiments were reviewed. Biodegradation standards were studied in order to have a clearer picture of the pursued degree of biodegradation and standardized properties in the biodegradation experiments. Review of different biodegradation tests and analysis methods are included as well to ensure that the experiments performed in this work are valid and comparable with other biodegradation studies. In this study, the biodegradation experiment was conducted in freshwater and home compost environments. The aim was to determine if the materials were able to biodegrade in wide range of environments, to make sure they are less harmful than the conventional materials used in the industry and to estimate the rate of biodegradation. The duration of the experiments were 140 days with 10 different materials: A – J. The materials were analyzed 8 times during the aging period, except materials I and J, which were analyzed only once after 140 days. The samples were analyzed mechanically, structurally, and thermally using tensile test, FTIR and DSC measurements, respectively. Also, the samples weight changes were analyzed. The degradation was visually observed from the surfaces of the samples and from mechanical testing in both experimental environments. Home compost environment showed clear signs of biodegradation where reinforcement fibers became visible and changed the color of some of the samples. Also, home compost samples had microorganisms growing on them, and biomass was developing around them. To conclude, material B, C and G had the most promising results with clear signs of biodegradation and had faster estimated biodegradation rate compared with the other studied materials. Material D had signs of biodegradation on the surface as well. However, the biodegradation rate was estimated to be much slower. In conclusion, it is recommended to use the studied materials A, B, D and G instead of the conventional non-biodegradable polymers. These materials have potential to lower the negative impact and long-term risks of plastic debris to the environment.
|
Page generated in 0.1095 seconds