ИСТИНА

Полиэтилентерефталат (ПЭТФ) — один из крупнотоннажных термопластичных полимеров, используемых для производства упаковок, бутылок и волокон. Его высокая прочность и химическая стойкость обеспечивают востребованность, но делают материал практически неразлагаемым, что создаёт серьёзную экологическую проблему. Актуальной задачей является поиск экологичных методов переработки отходов ПЭТФ. Цель работы заключается в изучении влияния степени кристалличности пленочных образцов ПЭТФ на скорость и особенности их ферментативного разложения под действием фермента ПЭТазы, а также в разработке кинетической модели процесса и определении его констант скорости. Также в работе были проведены исследования ферментативной деструкции различных образцов ПЭТФ в виде неориентированных и ориентированных волокон и частиц различного размера, характерных для реальных потоков отходов и вторичного сырья, что позволит оценить влияние морфологии и надмолекулярной структуры материала на эффективность ферментативного гидролиза. В качестве основного объекта исследования использовали промышленную аморфную плёнку ПЭТФ толщиной 150 мкм. Частично кристаллические образцы получали термической обработкой при 110 °С в течение 15-60 минут. Ферментативный гидролиз проводился в буфере Tris-HCl (pH 8, 60 °С) с добавлением ПЭТазы (2.75 мг/мл). Методом ДСК показано, что с увеличением времени отжига происходит рост степени кристалличности ПЭТФ до α = 35 % в течение 60 мин. При этом зависимость степени кристалличности от времени носит S-образный характер, типичный для гомогенного зародышеобразования. Исследование кинетики ферментативной деструкции показало, что аморфные образцы (α < 5 %) быстро деградируют и полностью разрушаются за 120-140 ч. Частично кристаллические образцы с α = 5-14 % разрушаются в две стадии: медленную (ограничен доступ фермента) и быструю (после формирования дефектов на поверхности). Образцы с достаточно высокой степенью кристалличности α > 30 % практически не поддаются разложению за время эксперимента (в течение 144 ч). Методами оптической и электронной микроскопии наблюдали морфологические различия поверхности плёнок, волокон и частиц ПЭТФ с различной степенью кристалличности при действии фермента. Для аморфных образцов эрозия поверхности происходит достаточно равномерно с образованием множества мелких пор и характеризуется постепенным уменьшением их геометрических размеров. Для частично кристаллических образцов характерно локальное разрушение поверхности с формированием крупных каверн, углубляющихся со временем. Таким образом, рост степени кристалличности существенно снижает скорость ферментативного гидролиза плёнок ПЭТФ. Разработанная кинетическая модель подтверждает, что доступность аморфных участков определяет эффективность ферментативного разрушения. Полученные результаты могут быть использованы для оптимизации процессов рециклинга ПЭТФ в промышленных условиях, в том числе для различных морфологических форм вторичного сырья.