CÁC YẾU TỐT ẢNH HƯỞNG ĐẾN
CÁC YẾU TỐT ẢNH HƯỞNG ĐẾN
QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY SINH HỌC
QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY SINH HỌC
1.Ảnh hưởng cấu trúc của polyme
1.Ảnh hưởng cấu trúc của polyme

Các phân tử polyme gốc tự nhiên như protein, xenlulozơ
Các phân tử polyme gốc tự nhiên như protein, xenlulozơ
và tinh bột nói chung bị phân hủy trong môi trường sinh
và tinh bột nói chung bị phân hủy trong môi trường sinh
vật do bị thủy phân và oxy hóa.
vật do bị thủy phân và oxy hóa.

Đa phần các polyme tổng hợp phân hủy sinh học chứa
Đa phần các polyme tổng hợp phân hủy sinh học chứa
các liên kết dễ bị thủy phân, vì dụ như: liên kết
các liên kết dễ bị thủy phân, vì dụ như: liên kết
amit-
amit-
enamin
enamin
,
,
este, ure và uretan
este, ure và uretan
dễ bị các vi sinh vật và
dễ bị các vi sinh vật và
enzym hydrolytic phân hủy.
enzym hydrolytic phân hủy.


protein không có các mắc xích lặp lại tương tự. Sự thiếu
protein không có các mắc xích lặp lại tương tự. Sự thiếu
trật tự này là nguyên nhân làm cho mạch protein kém
trật tự này là nguyên nhân làm cho mạch protein kém
tạo kết tinh hơn. Rất có thể là tính chất này làm cho
tạo kết tinh hơn. Rất có thể là tính chất này làm cho
protein dễ bị phân hủy sinh học.
protein dễ bị phân hủy sinh học.

Mặt khác, các polyme tổng hợp nói chung, có mắt xích
Mặt khác, các polyme tổng hợp nói chung, có mắt xích
ngắn và độ trật tự cao đã làm tăng khả năng kết tinh,
ngắn và độ trật tự cao đã làm tăng khả năng kết tinh,
làm cho các nhóm có khả năng thủy phân khó tiếp cận
làm cho các nhóm có khả năng thủy phân khó tiếp cận
với enzym.
với enzym.3. Ảnh hưởng của chiếu xạ và xử lý hóa học
3. Ảnh hưởng của chiếu xạ và xử lý hóa học

Quá trình quang phân polyme bằng tia UV và tia
Quá trình quang phân polyme bằng tia UV và tia
γ
γ
tạo
tạo
ra gốc tự do và (hoặc) ion thông thường dẫn đến đứt
ra gốc tự do và (hoặc) ion thông thường dẫn đến đứt

GÂY PHÂN HỦY SINH HỌC
GÂY PHÂN HỦY SINH HỌC

Vi sinh vật
Vi sinh vật
+Nấm
+Nấm
+Visinh vật
+Visinh vật

Enzim
Enzim
-Enzym thực chất là xúc tác sinh học có cơ chế hoạt
-Enzym thực chất là xúc tác sinh học có cơ chế hoạt
động giống như chất xúc tác hóa học. Khí giảm năng
động giống như chất xúc tác hóa học. Khí giảm năng
lượng hoạt hóa xuống, chúng có thể tăng tốc độ phản
lượng hoạt hóa xuống, chúng có thể tăng tốc độ phản
ứng.
ứng.
-Khi có mặt của enzym, tốc độ phản ứng có thể được
-Khi có mặt của enzym, tốc độ phản ứng có thể được
tăng lên 108-1020 lần.
tăng lên 108-1020 lần.
-Đa phần enzym là những protein có mạch polypeptit
-Đa phần enzym là những protein có mạch polypeptit
cấu trúc dạng phức ba chiều.
cấu trúc dạng phức ba chiều.
-Hoạt động của enzym liên quan mật thiết với cấu trúc,
-Hoạt động của enzym liên quan mật thiết với cấu trúc,

trong chu kỳ trao đổi chất như nicotinamit ademin
dinucleotit (NAD+), nicotinamit ademin dinucleotit phot
dinucleotit (NAD+), nicotinamit ademin dinucleotit phot
phat (NADP+), Flavin ademin dinucleotit (FAD+),
phat (NADP+), Flavin ademin dinucleotit (FAD+),
Adenosin triphotphat (ATP)…
Adenosin triphotphat (ATP)…
PHÂN HỦY SINH HỌC
PHÂN HỦY SINH HỌC
Phân hủy sinh học:
Phân hủy sinh học:

Phân hủy sinh học là phản ứng do hoạt động của vi sinh
Phân hủy sinh học là phản ứng do hoạt động của vi sinh
vật gây ra, đặc biệt do hoạt động của enzym dẫn đến
vật gây ra, đặc biệt do hoạt động của enzym dẫn đến
thay đổi lớn về cấu trúc hoá học của vật liệu. Về cơ bản
thay đổi lớn về cấu trúc hoá học của vật liệu. Về cơ bản
polyme phân hủy sinh học cần phân hủy rõ ràng trong
polyme phân hủy sinh học cần phân hủy rõ ràng trong
một thời gian ấn định thành những phân tử đơn giản có
một thời gian ấn định thành những phân tử đơn giản có
trong môi trường như CO2 và nước.
trong môi trường như CO2 và nước.

Nhiều loại polyme được thông báo là “Phân hủy sinh
Nhiều loại polyme được thông báo là “Phân hủy sinh
học” nhưng thực tế là “Bẻ gãy sinh học” hoặc “Thủy
học” nhưng thực tế là “Bẻ gãy sinh học” hoặc “Thủy
phân sinh học” hoặc “Phân hủy quang – sinh học”.

nhau:
nhau:

A/Tự phân hủy trong môi trường bình thường:
A/Tự phân hủy trong môi trường bình thường:Lọai phân hủy này thường xẩy ra với những vật liệu
Lọai phân hủy này thường xẩy ra với những vật liệu
dùng một lần. Các polymer làm nên vật liệu này được
dùng một lần. Các polymer làm nên vật liệu này được
khống chế thời gian tồn tại của nó trong vòng vài ngày
khống chế thời gian tồn tại của nó trong vòng vài ngày
đến vài tháng. Khi hết thời hạn đó, sẽ xuất hiện các vết
đến vài tháng. Khi hết thời hạn đó, sẽ xuất hiện các vết
nứt gãy cấu trúc, đồng thời với quá trình đó là hiện
nứt gãy cấu trúc, đồng thời với quá trình đó là hiện
tượng xâm thực của không khí và sự tấn công của
tượng xâm thực của không khí và sự tấn công của
visinh vật trong môi trường không khí, mà việc xất
visinh vật trong môi trường không khí, mà việc xất
hiện các bào tử nấm mốc là bằng chứng cho thấy quá
hiện các bào tử nấm mốc là bằng chứng cho thấy quá
trình phân hủy xẩy ra:
trình phân hủy xẩy ra:



Qua hình trên ta thấy sau 7-15 ngày, nấm mốc đã
Qua hình trên ta thấy sau 7-15 ngày, nấm mốc đã

một lọai polyme mới, chỉ phân hủy khi chôn trong đất,
còn trong điều kiện bình thường không phân hủy.
còn trong điều kiện bình thường không phân hủy.

Như vậy, việc chôn hủy là một dạng phân hủy sinh
Như vậy, việc chôn hủy là một dạng phân hủy sinh
học, kèm theo những điều kiện nhất định:
học, kèm theo những điều kiện nhất định:

Nhựa phân hủy sinh học bằng phương pháp chôn ủ
Nhựa phân hủy sinh học bằng phương pháp chôn ủ
sẽ phân hủy sinh học và phân rã trong một hệ chôn ủ
sẽ phân hủy sinh học và phân rã trong một hệ chôn ủ
(thường 12 tuần) ở nhiệt độ cao hơn 50 oC. Phần thu
(thường 12 tuần) ở nhiệt độ cao hơn 50 oC. Phần thu
được phải đáp ứng tiêu chuẩn chật lượng về hàm lượng
được phải đáp ứng tiêu chuẩn chật lượng về hàm lượng
kim loại nặng, độ độc sinh thái và không nhìn thấy rõ
kim loại nặng, độ độc sinh thái và không nhìn thấy rõ
mảnh polyme dư. Nhựa chôn ủ là một dạng của nhựa
mảnh polyme dư. Nhựa chôn ủ là một dạng của nhựa
phân hủy sinh học.
phân hủy sinh học.

ASTM định nghĩa nhựa chôn ủ như sau: “
ASTM định nghĩa nhựa chôn ủ như sau: “
Đó là
Đó là
nhựa có khả năng xảy ra phân hủy sinh học ở môi
nhựa có khả năng xảy ra phân hủy sinh học ở môi

dễ bị trương phồng, làm đứt mạch hoặc thay đổi hoá ,
dễ bị trương phồng, làm đứt mạch hoặc thay đổi hoá ,
lý tính, làm cho visinh vật dễ tấn công để phân huỷ.
lý tính, làm cho visinh vật dễ tấn công để phân huỷ.

+
+
Polyme quang – phân hủy sinh học
Polyme quang – phân hủy sinh học
là loại polyme
là loại polyme
trong mạch có một cấu tử hoặc một nhóm cấu tử có khả
trong mạch có một cấu tử hoặc một nhóm cấu tử có khả
năng hấp thụ ánh sáng. Khi ánh sáng truyền qua nhóm
năng hấp thụ ánh sáng. Khi ánh sáng truyền qua nhóm
cấu tử này, mạch polyme bị bẻ gãy, tạo tiền đề cho
cấu tử này, mạch polyme bị bẻ gãy, tạo tiền đề cho
phân huỷ sinh học.
phân huỷ sinh học.
+
+
Bẻ gãy sinh học
Bẻ gãy sinh học
:
:

Nhiều loại polyme được thông báo “Phân hủy sinh học”, nhưng

truyền thống vẫn bị lão hoá đến tan rã, nhưng không hoàn toàn
truyền thống vẫn bị lão hoá đến tan rã, nhưng không hoàn toàn
phân huỷ. Thời gian lão hoá đến tan rã kéo dài nhiều năm
phân huỷ. Thời gian lão hoá đến tan rã kéo dài nhiều năm
(khoảng vài trăm năm). Đối với nhựa đã tái sinh nhiều lần, khả
(khoảng vài trăm năm). Đối với nhựa đã tái sinh nhiều lần, khả
năng này nhanh hơn. Phân huỷ không hoàn toàn kiểu này, để lại
năng này nhanh hơn. Phân huỷ không hoàn toàn kiểu này, để lại
trong đất những mảnh vụn, không có điều kiện cho vi sinh vật
trong đất những mảnh vụn, không có điều kiện cho vi sinh vật
phát triển, làm cho đất chóng bạc màu, không tơi xốp.
phát triển, làm cho đất chóng bạc màu, không tơi xốp.
Như vậy, bẻ gãy sinh học thực chất là giai đoạn
Như vậy, bẻ gãy sinh học thực chất là giai đoạn
đầu của quá trình lão hoá tự nhiên. Bẻ gãy sinh
đầu của quá trình lão hoá tự nhiên. Bẻ gãy sinh
học không đồng nghĩa với phân huỷ sinh học, vì
học không đồng nghĩa với phân huỷ sinh học, vì
vậy cần phân biệt hai khái niệm: phân huỷ
vậy cần phân biệt hai khái niệm: phân huỷ
(degradable) và phân huỷ sinh học
(degradable) và phân huỷ sinh học
(biodegradable).
(biodegradable).

- Polyme phân huỷ sinh học (như định nghĩa và
- Polyme phân huỷ sinh học (như định nghĩa và

BIO (FRAGMENTATION)
BIO (FRAGMENTATION)
Breakdown of a device into particles under the
Breakdown of a device into particles under the
effect of external chemical or physical stresses
effect of external chemical or physical stresses
without cleavage of the macromolecules
without cleavage of the macromolecules

DEGRADATION
DEGRADATION
Breakdown of macromolecules through chemical
Breakdown of macromolecules through chemical
orunidentified processes, regardless of their
orunidentified processes, regardless of their
physicalstate
physicalstate

BIODEGRADATION
BIODEGRADATION
Breakdown of macromolecules by the action of a
Breakdown of macromolecules by the action of a
living system or via enzymes and thus cells
living system or via enzymes and thus cells
Maximal biodegradation of macromolecules
Maximal biodegradation of macromolecules
Fragments
Fragments

ULTIMATE BIODEGRADATION