Production and Properties Development of Polyhydroxyalkanoates-Natural Rubber Blends
Doctor of Philosophy (Chemical Engineering), 2019
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Theses and Dissertations |
| Language: | Thai |
| Published: |
Prince of Songkla University
2024
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19574 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Institution: | Prince of Songkhla University |
| Language: | Thai |
| id |
th-psu.2016-19574 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
Prince of Songkhla University |
| building |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| continent |
Asia |
| country |
Thailand Thailand |
| content_provider |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| collection |
PSU Knowledge Bank |
| language |
Thai |
| topic |
Poly beta hydroxyalkanoates |
| spellingShingle |
Poly beta hydroxyalkanoates Mananya Martla Production and Properties Development of Polyhydroxyalkanoates-Natural Rubber Blends |
| description |
Doctor of Philosophy (Chemical Engineering), 2019 |
| author2 |
Kamontam Umsakul |
| author_facet |
Kamontam Umsakul Mananya Martla |
| format |
Theses and Dissertations |
| author |
Mananya Martla |
| author_sort |
Mananya Martla |
| title |
Production and Properties Development of Polyhydroxyalkanoates-Natural Rubber Blends |
| title_short |
Production and Properties Development of Polyhydroxyalkanoates-Natural Rubber Blends |
| title_full |
Production and Properties Development of Polyhydroxyalkanoates-Natural Rubber Blends |
| title_fullStr |
Production and Properties Development of Polyhydroxyalkanoates-Natural Rubber Blends |
| title_full_unstemmed |
Production and Properties Development of Polyhydroxyalkanoates-Natural Rubber Blends |
| title_sort |
production and properties development of polyhydroxyalkanoates-natural rubber blends |
| publisher |
Prince of Songkla University |
| publishDate |
2024 |
| url |
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19574 |
| _version_ |
1806509645798309888 |
| spelling |
th-psu.2016-195742024-07-25T07:55:34Z Production and Properties Development of Polyhydroxyalkanoates-Natural Rubber Blends การผลิตและพัฒนาสมบัติของพอลิเมอร์ผสมระหว่างพอลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอตและยางธรรมชาติ Mananya Martla Kamontam Umsakul Faculty of Science (Microbiology) คณะวิทยาศาสตร์ ภาควิชาจุลชีววิทยา Poly beta hydroxyalkanoates Doctor of Philosophy (Chemical Engineering), 2019 Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are microbial thermoplastic that are completely degraded in various natural environments. The production of PHAs is limited by the expensive carbon source and recovery processes. PHAs-producing bacteria that can use biodiesel liquid waste (BLW) as a carbon source were studied. Pseudomonas mendocina PSU produced 79.7 wt% poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) when cultured in mineral salts medium (MSM) containing 2% (v/v) BLW for 72 h. The weight average molecular weight (Mw) and number average molecular weight (Mn) were 8.39 x104 and 4.60 x 104 , respectively. PHAS-producing bacteria SB01 and SB02 were isolated from Sirindhor peat swamp forest in Thailand. Strain SB01 cultured in MSM containing BLW produced 91.98 wt% PHB at 78 h. When palm oil was used as a carbon source, this strain produced 87.50 wt% PHB at 84 h. Strain SB02 cultured in MSM containing 2% BLW produced 97.95 wt% PHB at 78 h. When palm oil was used as a carbon source, this strain produced 96.60 wt% PHB at 84 h. This study shows the potential use of a cheap substrate to produce a high amount of PHAS. Moreover, these two strains produced high molecular weight PHB which is more flexible than PHB from P. mendocina PSU. Mw and Mn of PHB from SB01 were 2.3 x 105 and 1.3 x 105 when BLW was used as a carbon source. M, and M, of of PHB from SB01 were 2.8 x 105 and 2.1 x 105 when palm oil was used as a carbon source. M, and M, of PHB from SB02 were 2.5 x 103 and 2.0 x 10' when BLW was used as a carbon source. M., and M, of PHB from SB02 were 7.9 x 103 and 4.3 x 103 when palm oil was used as a carbon source. PHAS-producing bacteria SB01 and SB02 were identified as Burkholderia seminalis and Burkholderia contaminans, respectively according to the 16S rRNA sequence analysis. Even though these two strains are very promising, but Burkholderia spp. have also emerged as important human opportunistic pathogens and the risks associated with their uses remain unclear. Therefore, P. mendocina PSU was selected for further study. For the development of the biomaterials, PHB properties of P. mendocina PSU were improved by both copolymer production of PHBV and blending methods. Poly(3- hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) copolymer was produced. Effects of sodium propionate, which is the precursor for PHBV production, and nitrogen sources were investigated. P. mendocina PSU produced 38.6 wt% PHBV with 13 hydroxyvalerate (HV) mol% at 72 h when 0.3% sodium propionate and 0.5 g/L ammonium sulphate were added. The properties of PHBV were better than PHB because of high molecular weight and low melting temperature. PHA recovery processes by biological method using mealworms and chloroform extraction were investigated. M. and M, from biological method were higher than those of the chloroform extraction. Melting temperature (T) and purity of PHAs were comparable. This study confirmed the ability of mealworms to extract PHAs from various kinds of bacterial cells. In the attempt to improve the properties of PHB, PHB was then blended with modified epoxidized natural rubber 25 (ENR25) by solution blending, melt blending by internal mixture and melt blending by twin screw extrusion. Unfortunately, PHB and modified ENR25 could not mix well together. Biodegradation of all polymers from this study were determined by soil burial test and treating with the rubber degrading bacteria consortium. PHB and PHBV from P. mendocina PSU and rubber glove showed higher degradation rate than other materials when buried in the soil. The rubber degrading bacteria consortium degraded PHB- ENR25 blend films better than PHB and PHBV, NR and ENR25. This study has successfully established a low-cost process to synthesize biodegradable polymer. However, the polymer properties are needed to be improved further. โพลีไฮดรอกซีอัลคาโนเอต (PHA) เป็นพลาสติกที่ทนต่อความร้อนได้ดีและสามารถย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์ในสิ่งแวดล้อม ในระดับอุตสาหกรรมการผลิตPHA ยังมีข้อจํากัดเนื่องจาก แหล่งคาร์บอนที่ใช้ในการผลิตมีราคาแพงและกระบวนการสกัด PHA: มีต้นทุนที่สูง งานวิจัยนี้เป็น การศึกษาแบคทีเรียที่สามารถสังเคราะห์ PHA ได้โดยใช้ของเหลือใช้จากการผลิตไบโอดีเซลเป็นแหล่งคาร์บอน Pseudomonas muralcina PSU สามารถผลิตโพลีไฮดรอกซีบิวเรตหรือ PHB ได้ 79.7 wt% เมื่อเลี้ยงในอาหาร mineral salts medium (MSM) ที่มีของเหลือใช้จากการผลิตไบโอดีเซล 2% เป็นแหล่งคาร์บอน โดยใช้เวลาในการเลี้ยง 72 ชั่วโมง น้ําหนักโมเลกุลเฉลี่ยโดยน้ําหนัก (12) และน้ําหนักโมเลกุลเฉลี่ยโดยจํานวน (1) ของ PHB เท่ากับ 8.39 x10 และ 4.60 x 10 ในการศึกษานี้ได้แยกเชื้อสายพันธุ์ SB01 และ SB02 จากดินบริเวณป่าพรุโต๊ะแดงประเทศไทย ที่ สามารถใช้ของเหลือใช้จากการผลิตไบโอดีเซลเป็นแหล่งคาร์บอนและผลิต PHB ที่มีน้ําหนัก โมเลกุลสูง การศึกษาผลของแหล่งคาร์บอนต่อการผลิต PHA: โดยการเลี้ยงเชื้อในอาหาร MSM ที่มี แหล่งคาร์บอนเป็นของเหลือใช้จากการผลิตไบโอดีเซลหรือน้ํามันปาล์มพบว่าเชื้อ SB01 ที่ถูกเลี้ยง ในอาหาร MSM ที่มีของเหลือใช้จากการผลิตไบโอดีเซลเป็นแหล่งคาร์บอนสามารถผลิต PHB ได้ 91.98 wt% ที่เวลา 78 ชั่วโมง และเมื่อเลี้ยงในในอาหาร MSM ที่มีน้ํามันปาล์มเป็นแหล่งคาร์บอน เชื้อสามารถผลิต PHB ได้ 87.50 wt% ที่เวลา 84 ชั่วโมง เชื้อ SB02 ที่ถูกเลี้ยงในอาหาร MSM ที่มี ของเหลือใช้จากการผลิตจากไบโอดีเซลเป็นแหล่งคาร์บอนสามารถผลิต PHB ได้ 97.95 wt% ที่เวลา 78 ชั่วโมง และเมื่อเลี้ยงในในอาหาร MSM ที่มีน้ํามันปาล์มเป็นแหล่งคาร์บอนเชื้อสามารถ ผลิต PHB ได้ 96.60 wt% ที่เวลา 24 ชั่วโมง M, และ M, ของ PHB จากเชื้อ SB01 เท่ากับ 2.3 x 10 และ 1.3 x 10 เมื่อใช้ของเหลือใช้จากการผลิตจากไบโอดีเซลเป็นแหล่งคาร์บอน, M, และ M ของ PHB จากเชื้อ SB01 เท่ากับ 2.8 x 10 และ 2.1 x 10 เมื่อใช้น้ํามันปาล์มเป็นแหล่งคาร์บอน M, และ M, ของ PHB จากเชื้อ SB02 เท่ากับ 2.5 x 10 และ 2.0 x 10 เมื่อใช้ของเหลือใช้จากการ ผลิตจากไบโอดีเซลเป็นแหล่งคาร์บอน, M, และ M, ของ PHB จากเชื้อ SB02 เท่ากับ 7.9 x 10 และ 4.3 x 10 เมื่อใช้น้ํามันปาล์มเป็นแหล่งคาร์บอน งานวิจัยนี้แสดงถึงศักยภาพของการใช้ของ เหลือใช้จากการผลิตจากกระบวนการผลิตไบโอดีเซลซึ่งเป็นวัตถุดิบที่มีราคาถูกมาผลิต PHA ใน ปริมาณที่สูงได้ นอกจากนี้เชื้อทั้งสองสายพันธุ์ที่แยกได้ยังสามารถผลิต PHB ที่มีน้ําหนักโมเลกุลสูง และมีความยืดหยุ่นมากกว่า PHB จากเชื้อ P. menulocing PSU อีกด้วย จากการศึกษาลําดับเบสของ ยืน 165 RNA พบว่าเชื้อ SB01 และ SB02 เป็นเชื้อ Burkholderit seminalis และเชื้อ Burkholderia contaminants ดังนั้นถึงแม้ว่าเชื้อสองชนิดนี้มีประสิทธิภาพสูงในการสร้าง PHB แต่เชื้อในกลุ่ม Burkholderia spp. จัดเป็นเชื้อฉวยโอกาสก่อโรคที่สําคัญในมนุษย์และอาจมีความเสี่ยงที่เกิดจากการ นําเชื้อกลุ่มนี้มาใช้งาน ดังนั้นในการศึกษานี้จึงเลือกใช้ P. menulocina PSU ในการผลิต PHAs เพื่อ พัฒนาคุณสมบัติของวัสดุทางชีวภาพ โดยการผลิตโคพอลิเมอร์และการทําพอลิเมอร์ผสม โดยการ เลี้ยง P. menulocinat PSU ที่มีการเติมโซเดียม-โพรพิโอเนต พบว่าสามารถผลิตโพลี (3-ไฮดรอกซีบิว ทิเรต-โค-3-ไฮดรอกซีวาเลอเรต) หรือ PHEV ได้ 38.6 wt% โดยโคพอลิเมอร์ที่ได้มี โมโนเมอร์ ของไฮดรอกซีวาเลอเรตอยู่ 13 mol% เมื่อทําการเลี้ยงเชื้อเป็นเวลา 72 ชั่วโมง ในอาหารเลี้ยงเชื้อที่มี 2024-07-25T07:54:49Z 2024-07-25T07:54:49Z 2019 Thesis http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19574 th Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Thailand http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/th/ application/pdf Prince of Songkla University |