含有聚乳酸和工业残留森林生物质的3D打印生物复合材料的有氧生物降解
Sarra Helaoui1, Ahmed Koubaa2, Hedi Nouri3
1UQAT, Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue, 445, boul. de l'Université, Rouyn-Noranda, J9X 5E4, QC, Canada; Laboratory of Electromechanical Systems (LASEM), National Engineering School of Sfax, University of Sfax, Sfax, 3038, Tunisia.
Chemosphere
|August 7, 2025
概括
由聚乳酸 (PLA) 和天然填充剂制成的可生物降解的3D打印容器显示,堆肥中发生了显著的降解. 这些环保材料为减少塑料垃圾和温室气体排放提供了可持续的替代方案.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 环境科学 环境科学
- 生物技术是生物技术.
背景情况:
- 农业实践产生大量的塑料废物,导致环境污染.
- 聚乳酸 (PLA) 生物复合材料提供了潜在的生物降解替代品,但需要进行彻底的生物降解研究.
- 3D打印 (合丝制造) 允许定制制造复杂的可生物降解结构.
研究的目的:
- 为了研究含有森林生物质填充剂的3D打印聚乳酸 (PLA) 生物复合材料的有氧生物降解.
- 评估木灰 (WA),木粉 (WS) 和纤维素纤维 (CF) 对PLA生物降解的影响.
- 评估这些生物降解材料作为土壤修改物的潜力.
主要方法:
- 使用化丝制造,制备具有不同填充剂含量 (20%重量WS,CF) 的PLA生物复合材料.
- 使用堆肥埋葬方法进行实验室规模的有氧堆肥测试,持续三个月.
- 通过减肥,吸水,里埃变换红外光谱学,扫描电子显微镜和同步龙X射线微图学来表征物理化学性质,形态学和降解动力学.
主要成果:
- 在Fickian扩散动力学之后,含有20%重量的木粉的PLA显示出最高的吸水率.
- 添加20%重量的纤维素纤维增强了PLA的结晶性.
- 3个月后,PLA的体重减轻了97%,填充剂通常会降低生物降解率. 微生物生物膜的形成在退化的表面上是明显的.
结论:
- 3D打印的PLA生物复合材料在有氧堆肥条件下是可生物降解的,填充剂会影响降解速度.
- 生物降解过程涉及PLA链的分解和微生物转化为CO2,水和生物质.
- 这些可生物降解容器为减少农业塑料废物和相关温室气体排放提供了可行的环保解决方案,并有可能用作土壤肥料.
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