Hình minh họa: Mục tiêu của dự án là đánh giá số phận của chất dẻo phân hủy oxo (OXO) trong môi trường biển.

Sự phân hủy và độc tính của nhựa phân hủy oxo trên biển.

Mục tiêu của dự án là đánh giá số phận của chất dẻo phân hủy oxo (OXO) trong môi trường biển.

Nhựa trên biển: một vấn đề xã hội, kinh tế và chính trị

Trong số 300.000 tấn rác thải nhựa được tìm thấy ngày nay trên bề mặt đại dương, hơn một nửa được làm từ polyetylen. Sự phân hủy polyetylen (PE) bởi vi sinh vật thực sự rất chậm và một giải pháp được các nhà sản xuất đề xuất bao gồm tích hợp các chất phụ gia thúc đẩy quá trình oxy hóa PE để dễ phân hủy sinh học hơn: phân hủy oxo (OXO). Việc thiếu kiến ​​thức về sản phẩm này đã dẫn đến các biện pháp gần đây cấm tiếp thị của họ ở châu Âu. Mục tiêu của chúng tôi là cung cấp dữ liệu khoa học chắc chắn về số phận của OXO trên biển. Cơ sở của dự án dựa trên 3 trục là đánh giá:

(1) suy thoái phi sinh học,

(2) phân hủy sinh học và

(3) khả năng gây độc của OXO khi chúng vô tình được thả ra biển.

Các phương pháp đa ngành: từ thiết kế đến tương lai của các OXO trên biển

Dự án này dựa trên sự bổ sung của các đối tác, những người mang kỹ năng riêng của họ. Đối tác công nghiệp (SYMPHONY) sản xuất các sản phẩm OXO được phân phối tại hơn 60 quốc gia, cung cấp polyme có hoặc không có phụ gia cho các đối tác khác. Đối tác CNEP là một doanh nghiệp vừa và nhỏ chuyên về quá trình lão hóa nhân tạo tăng tốc của polyme bằng cách sử dụng vỏ bọc kết hợp hiệu ứng của ánh sáng giàu tia cực tím và nhiệt. Đối tác của LOMIC ủ nhựa trong bể cá có sự lưu thông trực tiếp trong nước biển, đánh giá sự xâm nhập của vi sinh vật và kiểm tra khả năng phân hủy sinh học của chúng bằng cách kết hợp các phương pháp đo hô hấp, sản xuất ATP, hoạt động dị dưỡng, hoạt động ectoenzym và hệ gen môi trường. Ông hợp tác chặt chẽ với phòng thí nghiệm ICCF đánh giá tốc độ suy thoái và quan tâm đến các con đường trao đổi chất bằng cách sử dụng các công cụ đo phổ, HPLC, NMR và khối phổ. LOMIC cũng đánh giá độc tính của OXO và các chất phụ gia của chúng với sự cộng tác chặt chẽ với IFREMER dựa trên sự phát triển của một số mô hình sinh học: vi khuẩn, thực vật phù du, amphioxus, nhím biển, cá vược. Sự bổ sung của các đối tác cho phép tổng hợp các kết quả để đánh giá đầy đủ nhất có thể về số phận của các OXO trên biển.

Các kết quả

Dự án đã đi được nửa chặng đường, một số tiến bộ đáng kể có thể được đánh dấu.

Trước hết, chúng tôi có thể xác định các cộng đồng vi sinh vật sinh sống trên biển. Chúng tôi đã chỉ ra rằng chúng rất khác so với những loài thông thường được tìm thấy trong nước biển xung quanh. Các quần thể được tìm thấy trên các OXO bị oxy hóa nhiều nhất cũng rất khác so với các OXO không bị oxy hóa hoặc trên PE tham chiếu. Hoạt động của vi khuẩn cũng cao hơn ở đó, điều này cho thấy khả năng phân hủy sinh học trong môi trường tự nhiên.

Giả thuyết này được củng cố bằng cách quan sát các xu hướng tương tự khi nhựa sau đó được đặt trong môi trường không có nguồn carbon nào khác.

Cuối cùng, chúng tôi có thể quan sát được độc tính của một số công thức OXO mà các chất phụ gia chống oxy hóa có chứa Coban. Mặt khác, không có độc tính nào được phát hiện đối với các chất phụ gia dựa trên mangan và / hoặc sắt, giúp đạt được mức oxy hóa tương tự sau khi lão hóa. Kết quả này sẽ có ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn sản phẩm được các nhà sản xuất sử dụng trong thiết kế nhựa OXO.

Tương lai

Trong phần thứ hai của dự án, việc sử dụng chất đánh dấu đồng vị sẽ cho phép chứng minh trực tiếp khả năng phân hủy sinh học. Bước đột phá công nghệ này cũng sẽ giúp xác định tốc độ phân hủy sinh học của vi khuẩn OXO, cũng như xác định loại vi khuẩn biển nào có khả năng tham gia vào các quá trình phân hủy sinh học phức tạp.

Những kết quả này có thể gây ra những hậu quả đáng kể đối với thị trường OXO, nhưng nhìn chung cũng là đối với thị trường nhựa phân hủy sinh học.

Sản phẩm khoa học và bằng sáng chế

SOLEAU N ° DSO2017012612 (20/12/2017) để bảo vệ quy trình "Xác định khả năng phân hủy sinh học hiếu khí của nhựa trong nước biển"

Tóm tắt nội dung gửi

Rác thải nhựa trên biển là một vấn đề môi trường toàn cầu (mô tả 10 của Chỉ thị Khung Chiến lược Biển của EU) vì gần 10% trong số 299 triệu tấn nhựa được sản xuất trên toàn thế giới vô tình hoặc cố ý thải vào môi trường. Các đại dương được coi là nơi nhận rác thải nhựa cuối cùng. Nhựa có chứa chất phụ gia oxy hóa được gọi là oxo-phân hủy sinh học (OXO) đã được đưa ra thị trường (10% túi nhựa ở Pháp là OXO) như một vật liệu hứa hẹn khả năng phân hủy sinh học, nhưng số phận của chúng trong các vùng biển vẫn chưa được khảo sát.

Dự án OXOMAR tập hợp nhà sản xuất OXO lớn nhất ở Châu Âu (Symphony Environmental Technologies), một doanh nghiệp vừa hoặc nhỏ chuyên về định giá hóa các nghiên cứu hàn lâm về lão hóa polyme (CNEP), và ba đơn vị học thuật (ICCF, LOMIC, IFREMER) chuyên trong hóa học vật liệu, vi sinh vật biển và sinh thái học.

Mục tiêu của OXOMAR là đánh giá sự suy thoái phi sinh học (nhiệm vụ 1) và sinh học (nhiệm vụ 2) của OXO trên biển, cũng như khả năng gây độc của nó đối với sinh vật biển (nhiệm vụ 3).

Dự án này trình bày một số điểm mới bao gồm:

(i) việc sử dụng quá trình lão hóa nhân tạo để đánh giá số phận của OXO của các chế phẩm khác nhau (bao gồm cả polyme lai OXO-HYDRO) trong Đại dương liên quan đến các yếu tố môi trường phi sinh học,

(ii) sự kết hợp của các phương pháp luận sáng tạo sử dụng đồng vị ổn định có nhãn 13C-OXO để đưa ra ước tính đầu tiên về tốc độ phân hủy sinh học OXO trên biển, cùng với việc xác định ban đầu các vi khuẩn thực hiện quá trình phân hủy sinh học này,

(iii) đánh giá mức độ độc hại có thể có của OXO bằng cách xem xét cả việc tiêu hóa vi nhựa và rửa trôi các chất phụ gia oxy hóa bằng cách sử dụng tập hợp các sinh vật biển chưa từng có từ các mức độ dinh dưỡng, môi trường sống và hành vi kiếm ăn khác nhau.

Việc đánh giá số phận của các công thức nhựa mới trong môi trường là mối quan tâm của xã hội và môi trường, điều này hoàn toàn phù hợp với mục tiêu của “Défi 1” (ĐỊNH HƯỚNG 4). Dự án này có tiềm năng đột phá về khoa học rất cao, vì cho đến nay rất ít nghiên cứu được thực hiện về số phận của OXO trong nước biển. Các kết quả nghiên cứu mới thu được trong dự án PRCE này sẽ cùng có lợi cho các bộ phận học thuật và công nghiệp và cho thị trường OXO nói chung. Ví dụ, “tác động của việc sử dụng túi ni lông phân hủy sinh học bằng oxo đối với môi trường” đã được xác định là một trong những ưu tiên của Hội đồng và Nghị viện Châu Âu nhằm giảm tiêu thụ túi nhựa (Điều 20a (2) của Chỉ thị 2015-720).

ĐIỀU PHỐI VIÊN DỰ ÁN

Ông Jean Francois Ghiglione (Phòng thí nghiệm Hải dương học Vi sinh vật).

Tác giả của bản tóm tắt này là điều phối viên của dự án, người chịu trách nhiệm về nội dung của bản tóm tắt này. ANR từ chối mọi trách nhiệm đối với nội dung của nó.

CỘNG SỰ

Công nghệ môi trường SYMPHONY Symphony.

IFREMER Phòng thí nghiệm độc chất sinh thái.

Trung tâm Đánh giá Photoprotection Quốc gia CNEP.

Viện hóa học ICCF-CNRS Clermont-Ferrand.

Phòng thí nghiệm Hải dương học Vi sinh vật LOMIC.

Trợ giúp của ANR 490,286 Euro.

Thời gian bắt đầu và thời gian thực hiện đề tài: Tháng 01/2017 - 36 Tháng.

Nguồn biodeg