Механизм биодеградации крахмал-полимерной композиции
1. Первоначальное образование микротрещин и последующее разрушение изделий на фрагменты. Механизм этих процессов основан на фотодеструкции компонентов системы под воздействием ультрафиолетового (УФ) излучения с образованием радикалов, которые в свою очередь активируют фотоокислительные процессы в ПМ.
2. Крупные и мелкие фрагменты изделия при попадании в почву подвергаются интенсивному воздействию микроорганизмов. Образованию колоний микрогрибов способствует биокомпонент, входящий в состав ПМ - крахмал. В процессе обрастания фрагментов БСПМ почвенными микроорганизмами происходит деструкция БСПМ и существенное падение их прочности. У обычной пленки из ПЭ в таких условиях, наоборот, происходит сшивание макромолекул и наблюдается небольшая эрозия поверхности. Микробные ферменты и метаболиты вместе с водой и химическими компонентами почвы вызывают дальнейшую биодеструкцию остатков изделия.
3. Под действием ферментативных систем, имеющихся в живых микроорганизмах, находящихся в почве, полимерные фрагменты вовлекаются в гидролитические и окислительно-восстановительные реакции, в результате которых продолжается образование новых свободных радикалов (см. п.1). Благодаря им интенсивно разрушаются макромолекулы синтетического полимера, в результате чего существенно понижается его молекулярная масса.
4. Фрагменты синтетического полимера с пониженной до 5 000 и менее молекулярной массой могут усваиваться некоторыми почвенными микроорганизмами с выделением СО2, Н2О и других соединений, являющихся, в свою очередь, питательной средой для микрофлоры почвы.
Для активации и ускорения стадии фотодеструкции БСПМ часто используют соли металлов переменной валентности (меди, железа и др.). При попадании на эти вещества УФ-излучения происходит образование подвижных радикалов, которые вступают во взаимодействие с полимерными цепями, разрывая их. Дальнейшая деструкция полимера происходит по свободно-радикальному механизму.