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[국내논문] 토양 매립 시험에서 Poly(butylene succinate-co-butylene adipate)의 생분해 특성
Biodegradation Characteristics of Poly(butylene succinate-co-butylene adipate) during Soil Burial Test 원문보기

환경생물 = Korean journal of environmental biology, v.28 no.3, 2010년, pp.150 - 157  

김말남 (상명대학교 그린생명과학과)

초록
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자연 토양 및 Burkholderia cepacia를 접종한 멸균 토양에 PBSA film을 매립하여 PBSA의 생분해 특성을 조사하였다. 상온에서 80일간 매립 시험을 실시한 결과, 자연 토양에서는 PBSA film의 34.0%, B. cepacia를 접종한 멸균 토양에서는 59.2%의 질량 감소가 일어났으며 PBSA film의 표면 형태 변화도 B. cepacia를 접종한 멸균 토양에 매립한 경우가 자연 토양에 매립한 경우에 비하여 PBSA film 표면의 침식 및 균열이 더 빠르게 일어났다. PBSA film을 매립하였을 때 80일 후 자연 토양에서 세균수는 6~7배 증가한 반면 B. cepacia를 접종한 멸균 토양에서 개체수는 10~14배 증가하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Biodegradation behavior of poly(butylene succinate-co-butylene adipate) (PBSA) was examined when PBSA was buried in the natural soil and the soil inoculated with Burkholderia cepacia after sterilization. After 80 days of the soil burial test at room temperature, the PBSA film buried in the natural s...

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제안 방법

  • 본 연구에서는 경제성이 높으며 기계적 물성이 우수한 지방족 폴리에스테르 중 하나인 PBSA를 자연 토양에 매립하여 분해 거동을 조사하였으며 우리나라 토양에서 분리한(김 등 2007) PBSA 분해균 B. cepacia를 멸균 토양에 접종한 후 PBSA를 매립하였을 때 PBSA의 분해거동을 조사하여 자연 토양에 매립한 경우와 상호 비교하였다.
  • 10일 간격으로 PBSA film을 매립 토양으로부터 수거하여 멸균증류수로 세척하고 건조기(60±2°C)에서 24시간 건조시킨 후 Kim et al. (2006)의 방법에 따라 토양 매립의 시간 경과에 따른 PBSA film의 질량 감소율을 다음과 같이 결정하였다.
  • 자연 토양 및 B. cepacia를 접종한 멸균 토양을 자외선 멸균한 스티로폼 용기 (495 mm×310 mm×210 mm)에 50 mm 깊이로 넣고 70% ethanol로 처리한 PBSA film(30mm×30mm×0.2 mm)을 나일론 망에 싸서 토양 매립 시험을 수행하였다.
  • 2 mm)을 나일론 망에 싸서 토양 매립 시험을 수행하였다. 스티로폼 용기의 상단은 공기 중에 분포하는 미생물의 오염을 방지하기 위하여 건열 멸균한 솜으로 둘러싸서 실험하였다. 토양 매립 시험은 토양의 함수율을 25~27%로 유지하면서 상온에서 80일간 실시하였다.
  • 스티로폼 용기의 상단은 공기 중에 분포하는 미생물의 오염을 방지하기 위하여 건열 멸균한 솜으로 둘러싸서 실험하였다. 토양 매립 시험은 토양의 함수율을 25~27%로 유지하면서 상온에서 80일간 실시하였다.
  • 토양 매립 시험 과정에서 PBSA film 표면의 변화를 디지털카메라와 SEM(Jeol, JSM-5600LV)으로 기록하였다.
  • 세균의 개체수 측정에 적합한 배지로 알려져 있는(Balestra et al. 1997) PCA와 NA 평판배지를 이용하여 균체수를 측정하였다. PBSA film을 PBSA 분해균 B.
  • 1997) PCA와 NA 평판배지를 이용하여 균체수를 측정하였다. PBSA film을 PBSA 분해균 B.cepacia를 접종한 멸균 토양 및 자연 토양에 80일간 매립한 후 두 종류의 토양을 각각 PCA와 NA 평판배지에 접종하고 30℃에서 72시간 배양하여 세균의 개체수를 측정하였다.
  • 토양의 함수율과 pH 및 elemental analyzer (Thermo Quest Italia S.P.A)로 총 유기탄소량과 총 유기질소량을 측정하여 토양의 물리화학적 특성을 조사하였다.
  • 채취한 토양을 고압증기멸균과 건열멸균한 후 NA, PCA, AIA 및 SDA에 배양하였을 때 Fig. 1과 같이 세균, 방선균 및 진균의 생장이 없는 것으로 나타나 고압증기 및 건열에 의하여 멸균 토양을 제조하였다.
  • 1. Asepsis of the sterilized soil tested by using the Plate Count Agar (PCA), Nutrient Agar (NA), Sabouraud Dextrose Agar (SDA), and Actinomycete Isolation Agar (AIA).
  • 6. Bacterial numbers of natural soil (A) and sterile soil (B) inoculated with Burkholderia cepacia before and after the soil burial test for 80 days.
  • 자연 토양 및 Burkholderia cepacia를 접종한 멸균 토양에 PBSA film을 매립하여 PBSA의 생분해 특성을 조사하였다. 상온에서 80일간 매립 시험을 실시한 결과, 자연 토양에서는 PBSA film의 34.

대상 데이터

  • PBSA는 (주)이래화학으로부터 film 형태로 공급받았으며, 수평균 분자량은 60,000 g mol-1, 중량평균 분자량은 130,000 g mol-1인 것을 사용하였다.
  • 경기도 양평에서 상추를 재배하는 경작토를 채취하여 실험에 사용하였으며, 이 토양의 물리화학적 특성을 Table 1에 제시하였다.
  • 멸균 토양에 본 연구실에서 분리한(김 등 2007) PBSA 분해균 B. cepacia를 2.5×109cfu g-1로 접종하여 토양매립 시험에 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
합성고분자 재료는 어떤 물질이 대표적인가? 플라스틱으로 대표되는 합성고분자 재료는 편리하고 쾌적한 생활을 유지하는 중요한 재료로서 20C 초부터 널리 사용되어 왔다. 그러나 고성능과 장기 안정성을 목적으로 개발된 플라스틱은 사용 후 자연환경에서 오랜기간 동안 분해되지 않고 잔존하여 폐플라스틱의 처리가 중요한 사회 문제로 대두되고 있다 (Tharanathan et al.
플라스틱의 분해도 평가를 위한 생물학적 측정 방법에는 어떤 것이 있는가? 2001). 그외 생물학적 측정 방법으로써 in vitro에서 효소 첨가에 의한 효소적 분해나 배양한 미생물에 의한 미생물적 분해 또는 토양 매립이나 수중 액침과 같은 실제 자연환경에 노출시켜 자연환경에 분포하는 미생물에 의한 생분해 방법(Sudhakar et al. 2008;Corti et al. 2010) 등이 알려져 있다.
생분해성 플라스틱이란 무엇인가? 생분해성 플라스틱은 특정 환경조건에서 세균, 진균 및 조류와 같은 미생물의 자발적 분해 작용에 의해 분해가 가능한 플라스틱으로(Davis 2003), 미생물에 의해 생합성되는 poly(hydroxyalkanoates) (PHA), 유기 합성 방법으로 제조되는 지방족 폴리에스테르인 polycaprolactone (PCL), poly(lactic acid) (PLA) 및 poly(butylene succinate-co-butylene adipate) (PBSA) 및 poly(vinyl alcohol) (PVA) 그리고 동∙식물에서 유래한 천연 고분자인 cellulose, lignin, starch 및 chitin 등이 생분해성 플라스틱에 속한다.
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참고문헌 (20)

  1. 김말남, 이선희. 2007. 고활성 Poly(butylene succinate-co-butylene adipate) 분해균의 선발. 환경생물. 25: 267-272. 

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  20. Zhao JH, XQ Wang, J Zeng, G Yang, FH Shi and Q Yan. 2005. Biodegradation of poly(butylene succinate-co-butylene adipate) by Aspergillus versicolor. Polym. Degrad. Stab. 90: 173-179. 

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