University of Jyväskylä | JYX Digital Repository

  • English  | Give feedback |
    • suomi
    • English
 
  • Login
JavaScript is disabled for your browser. Some features of this site may not work without it.
View Item 
  • JYX
  • Opinnäytteet
  • Pro gradu -tutkielmat
  • View Item
JYX > Opinnäytteet > Pro gradu -tutkielmat > View Item

Degradation of bioplastic in anaerobic conditions

Thumbnail
View/Open
1.6 Mb

Downloads:  
Show download detailsHide download details  
Authors
Hirvonen, Mikael
Date
2019
Discipline
Ympäristötiede ja -teknologiaEnvironmental science and technology
Copyright
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

 
Muovien hajoamattomuus on synnyttänyt ympäristöongelman, jota yritetään ratkaista biohajoavien muovien avulla. Samalla mädätys kerää suosiota orgaanisen jätteen käsittelymenetelmänä biokaasupotentiaalin ja maanparannusaineeksi soveltuvan mädätysjäännöksen ansiosta. Muovien on kuitenkin havaittu haittaavan mädätyslaitosten toimintaa Muovien biohajoamistutkimukset ovat myös painottuneet aerobisiin oloihin, kuten kompostointiin ja maaperäkokeisiin. Tämä tutkimus pyrkii tarkastelemaan muovin määrää biojätteessä ja termoplastisesta tärkkelyksestä valmistetun biomuovin hajoamista anaerobisissa oloissa. Tutkimus tehtiin mesofiilisena märkämädätyskokeena. Tässä tutkimuksessa tarkastelulla biomuovilla on EN13432-sertifikaatti, joka osoittaa tuotteen hajoavan teollisessa kompostoinnissa. Tutkimukseen kuului kaksi aikajännettä; 30 ja 90 vuorokautta. Tutkimusmateriaalit olivat termoplastinen tärkkelys, LLDPE ja paperi, joista LLDPE:tä käytettiin negatiivisena kontrollina, eli materiaalina, jonka ei odotettu hajoavan ja paperi taas oli positiivinen kontrolli. Materiaalien hajoamista tarkasteltiin visuaalisten havaintojen, massahäviön ja tuotetun biokaasun avulla. Termoplastinen tärkkelys menetti keskimäärin 14,9 ± 0.3 % massastaan 30 vuorokaudessa ja 21 ± 1 % 90 vuorokaudessa. Biokaasun tuottoon perustuvat mineralisaatioasteet ovat erittäin epävarmoja, koska materiaalien hiilipitoisuudesta ei ollut varmaa tietoa ja reaktorit kärsivät osin merkittävästä happi-inhibitiosta. Vähäinen biohajoaminen on mahdollista, sillä suurin saavutettu mineralisaatioaste termoplastiselle tärkkelykselle oli 14 % 30:ssä vuorokaudessa, mutta lukeman todettiin olevan virhemarginaalissa. Pidemmän aikajakson hyödyistä suurempana mineralisaatioasteena ei saatu todisteita, vaikka termoplastinen tärkkelys menettikin 6 prosenttiyksikköä enemmän massaa 90 vuorokaudessa 30 vuorokauden kokeeseen verrattuna, mikä oli tilastollisesti merkitsevä ero. Biokaasun tuotanto hidastui 30:n vuorokauden jälkeen, joten suuremman massahäviön 90 vuorokauden kokeessa ajateltiin johtuvan suurelta osin ympäristötekijöistä. Tässä työssä tarkastellun termoplastisen tärkkelyksen ei todettu hajoavan merkittävästi anaerobisisssa olosuhteissa EN13432 sertifikaatista huolimatta, mikä osoittaa etteivät aerobisissa olosuhteissa hajoavat muovit hajoa mädätyksessä. ...
 
Plastics once applauded for their durability are now causing environmental harm for the same reason. To mitigate this issue, biodegradable plastics have been developed. Degradation studies however have mostly been conducted in aerobic conditions such as composting and soil. Anaerobic digestion has some advantages over aerobic digestion, for example anaerobic digestion produces methane rich biogas that can be used as a fuel. Plastics have been noted to be problematic for anaerobic digestion. This study aims to examine plastic contents in biowaste and provide insight on anaerobic degradability of thermoplastic starch, a kind of plastic made out of starch. The study was conducted as a wet digestion batch experiment in 37 °C with retention times of 30 and 90 days. Digestate from Mustankorkea anaerobic digestion plant was used as inoculum and leftover food from Ylistö restaurant was used to provide nutrients for the microbes. Sample materials were thermoplastic starch, LLDPE and paper. Degradability was assessed as relative mass loss and as amount of biogas produced out of theoretical maximum while also observing the materials visually. Theoretical maximum biogas yield was calculated assuming all carbon in a sample was converted into biogas. Thermoplastic starch lost on average 14.9 ± 0.3 % of mass in 30 days and 21 ± 1 % in 90 days. Meanwhile paper was completely disintegrated in 30 days and LLPDE gained mass possibly due to biofilm formation. Statistically signifigant increase in mass loss shows that degradation of thermoplastic starch continued throughout the last 60 days of test, albeit at reduced rate, despite minimal microbial activity. Plastics yielded less biogas than the mixture of inoculum and food waste resulting in the mineralization degrees being mostly negative. A low level of mineralisation may be achievable for the TPS studied here, as the highest mineralisation degree reached was 14 % in 30 days. However the margin of error for mineralisation degrees in this study is remarkable due to uncertainty regarding the carbon contents of the sample materials and notable oxygen inhibition, so 14 % is quite likely within the margin of error. ...
 
Keywords
anaerobic digestion thermoplastic starch biomuovi biojätteet biokaasu muovi biohajoaminen bioplastic biowaste biogas plastic biodegradation
URI

http://urn.fi/URN:NBN:fi:jyu-201906273484

Metadata
Show full item record
Collections
  • Pro gradu -tutkielmat [24854]

Related items

Showing items with similar title or keywords.

  • Effects of biochar addition on anaerobic digestion and comparison of different biochar qualities 

    Sinervo, Riku (2017)
    Tässä pro gradu -työssä tutkittiin, voidaanko anaerobisen mädätyksen toimintaa parantaa lisäämällä mädätysprosessiin pieniä määriä biohiiltä. Anaerobista mädätystä tutkittiin laboratoriomittakaavan biokaasukokeilla, joissa ...
  • Effect of thermal pretreatment on chemical composition and biogas production from kitchen waste 

    Wordofa, Gossa (2014)
    Biogas has been well known with its wide range of benefits in terms of greenhouse reduction,energy security, creating jobs and generating revenue. However, biological conversion of several biogas feedstocks to biogas under ...
  • Anaerobic dry fermentation of dried chicken manure and kitchen waste 

    Kukkonen, Tommi (2014)
    Kananlannan ja ruokajätteen määrä, jätteiden aiheuttamat ympäristöongelmat sekä resurssipula fossiilisten lannoitevalmisteiden osalta kasvavat sekä Suomessa että globaalisti. Anaerobisella käsittelyllä orgaanisten jätteiden ...
  • Effect of macro- and micro-nutrients addition during anaerobic mono-digestion of grass silage in leach-bed reactors 

    Jagadabhi, Padma Shanthi; Kaparaju, Prasad; Väisänen, Ari; Rintala, Jukka (Taylor & Francis, 2019)
    The effect of macro- (NH4Cl) (set I) and micro-nutrients (Fe, Ni, Co and Mo) (set II) addition on chemical oxygen demand (COD) solubilisation during anaerobic mono-digestion of grass silage was investigated in two sets of ...
  • Biogas production from high-yielding energy crops in boreal conditions 

    Seppälä, Mari (University of Jyväskylä, 2013)
  • Browse materials
  • Browse materials
  • Articles
  • Conferences and seminars
  • Electronic books
  • Historical maps
  • Journals
  • Tunes and musical notes
  • Photographs
  • Presentations and posters
  • Publication series
  • Research reports
  • Research data
  • Study materials
  • Theses

Browse

All of JYXCollection listBy Issue DateAuthorsSubjectsPublished inDepartmentDiscipline

My Account

Login

Statistics

View Usage Statistics
  • How to publish in JYX?
  • Self-archiving
  • Publish Your Thesis Online
  • Publishing Your Dissertation
  • Publication services

Open Science at the JYU
 
Data Protection Description

Accessibility Statement

Unless otherwise specified, publicly available JYX metadata (excluding abstracts) may be freely reused under the CC0 waiver.
Open Science Centre