Untersuchung der Kinetik des aeroben Bioabbaus von Kunststoffen am Beispiel von Polycaprolacton

Während die Abbaumechanismen von bioabbaubaren Kunststoffen vergleichsweise gut untersucht sind, existieren wenig Kenntnisse über die Kinetik des Bioabbaus. Gegenstand dieser Arbeit war daher die Entwicklung und experimentelle Verifizierung eines mathematischen Modells zur Beschreibung des aeroben Bioabbaus von Kunststoffen. Dabei wurde insbesondere der zeitliche Verlauf der Abbaugeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Polymerkonzentration, -partikelgröße und -kristallinität, sowie von Temperatur und pH-Wert untersucht. Die Modellparameter wurden anhand experimenteller Untersuchungen in Laborfermentern mit einer aus Kompostmaterial gewonnenen Mischkultur ermittelt. Es wurde nachgewiesen, daß die Geschwindigkeit des Bioabbaus im Rührkesselreaktor durch den Oberflächenreaktionsschritt der enzymatischen Polymerkettenspaltung limitiert ist. Ferner wurde aufgezeigt, daß beim Bioabbau im Festbettmilieu der Kompostierung bereits bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen die Möglichkeit einer Sauerstofftransportlimitierung besteht.