Raziskovalci Laboratorija za vodne in turbinske stroje (LVTS) so skupaj z raziskovalci s Kemijskega inštituta izvedli eksperimentalno študijo, kjer so želeli doseči razgradnjo vodotopnega sintetičnega polimera – poli(vinil alkohol) PVOH z uporabo akustične in hidrodinamske kavitacije. Rezultati so objavljeni v partnerski reviji Nature – NPJ Clean Water (IF: 12,190).
Eksperimentalna študija je bila opravljena v okviru ARRS interdisciplinarnega temeljnega projekta J7-1814, ki obravnava problematiko mikroplastike v okolju. Znanstvena skupnost se je do sedaj osredotočila le na zaznavanje trdnih sintetični polimerov in njihovih učinkov na vodne ekosisteme, ni pa posvečala pozornosti temu, kako bi se lahko vsaj delno razgradili pred vstopom v naravno okolje, npr. na iztokih iz čistilnih naprav. Izredno malo raziskav je bilo narejenih tudi na vodotopnih sintetičnih polimerih. Konvencionalne biološke čistilne naprave niso zasnovane, da bi te produkte zadržale ali jih razgradile, zato je potrebno obstoječi čistilni sistem nadgraditi.
Vodotopni poli(vinilalkohol) (PVOH) se pogosto uporablja v tekstilni in papirni industriji ter v gospodinjstvih npr. v obliki kapsul za detergente. PVOH poleg običajne mikroplastike predstavlja nevarnost za okolje, saj se neopazno in neovirano splakuje v odtok ter v kolikor med čiščenjem odpade vode ta ni očiščen oz. odstranjen, neovirano vstopi v vodni ekosistem. Ocenjujejo, da se ga v vodni ekosistem splakuje več tisoč ton letno. Namen te študije je bil obravnavati razgradnjo PVOH v laboratorijskem merilu z akustično in hidrodinamsko kavitacijo. Sistematično smo proučevali učinke temperature, dodajanja zunanjega oksidanta in metanola kot lovilca hidroksilnih radikalov (˙OH) na razgradnjo PVOH. Pri optimalnih delovnih pogojih so se povprečja molske mase PVOH znatno zmanjšala iz povprečne molske mase 124 na 1,6 kg mol−1. Rezultati SEC/MALS, FTIR in 1H NMR kažejo, da pri akustični kavitaciji prevladuje mehanska razgradnja verig PVOH, pri hidrodinamski kavitaciji pa imajo pomembno vlogo tudi kemijski učinki. Ugotovitve iz te študije bi lahko služile kot vzorčna raziskava za razgradnjo drugih polimerov z ogljikovim ogrodjem in zagotovile pot do izboljšane končne (bio)razgradnje funkcionaliziranih polimerov v okolju.
Povezava do članka: https://www.nature.com/articles/s41545-023-00248-8.