title: Βιοαποδόμηση μικροπλαστικών πολυστυρενίου (PS) και πολυαιθυλενίου (LDPE) στο θαλάσσιο περιβάλλον σε μεσόκοσμους
title: Biodegradation of microplastics of polystyrene (PS) and polyethylene (LDPE) in seawater mesocosms 
Creators: name: Σαββα Κατερινα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2019

description: Τα αναμφίβολα πλεονεκτήματα των πλαστικών, που κυρίως οφείλονται στην ανθεκτικότητά τους, το χαμηλό κόστος και την αντοχή τους, σε συνδυασμό με το χαμηλό κόστος παραγωγής, συνετέλεσαν ώστε παγκοσμίως να αναπτυχθεί μια μεγάλη βιομηχανία παραγωγή τους.
Επακόλουθο όμως ήταν και η αυξημένη παραγωγή πλαστικών αποβλήτων. Τα πλεονεκτήματά τους, αλλά και ο αργός ρυθμός αποσύνθεσής τους, συνετέλεσαν ώστε να αποτελέσουν ένα από τα μεγαλύτερα οικολογικά προβλήματα της σύγχρονης εποχής, που απαιτεί αυξημένες προσπάθειες αντιμετώπισής του. Η βιοαποδόμηση των πλαστικών από μικροοργανισμούς είναι ένας τομέας που τα τελευταία χρόνια είναι πολλά υποσχόμενος στο πρόβλημα της αντιμετώπισης των πλαστικών απορριμμάτων.
Προς την κατεύθυνση αυτή κινείται αυτή η διπλωματική εργασία, της οποίας σκοπός είναι η παρατήρηση της δραστηριότητας μικροβιακών κοινοτήτων, που συλλέχθηκαν από την πελαγική ζώνη της Σούδας στα Χανιά, καθώς και η επίδραση της ηλιακής ακτινοβολίας σε φιλμ πολυστυρενίου και χαμηλής πυκνότητας πολυαιθυλενίου. Το πείραμα προσομοίασε το θαλάσσιο περιβάλλον, χρησιμοποιώντας τέσσερα διαφορετικά ενυδρεία, όπου το πλαστικό ήταν
η μοναδική πηγή άνθρακα. Τα παρθένα πλαστικά και από τα δύο είδη που αναφέρθηκαν κόπηκαν σε κομμάτια διαστάσεων 2 cm x 2 cm, περάστηκαν σε σχοινάκια και με κατάλληλη ανοξείδωτη κατασκευή τοποθετήθηκαν στα ενυδρεία όπου παρέμειναν για τέσσερις μήνες. Σε δύο από τα τέσσερα ενυδρεία, εμβολιάστηκαν οι θαλάσσιες κοινότητες. Στην εκάστοτε δειγματοληψία πραγματοποιήθηκαν εκτιμήσεις του βάρους, της μικροβιακής ανάπτυξης, των
εξωκυτταρικών πολυμερών ουσιών, της ταχύτητας καθίζησης, της κατανομής του μεγέθους των μικροπλαστικών και τέλος η φασματοσκοπία υπέρυθρου μετασχηματισμού Fourier, ώστε να προσδιοριστεί η επίδραση των θαλάσσιων μικροοργανισμών και της ηλιακής ακτινοβολίας στην επιφάνεια των πλαστικών. Μετά τη διεκπεραίωση του πείραματος, διαπιστώθηκε ότι οι μικροοργανισμοί κατάφεραν να αναπτυχθούν επιτυχώς στο θαλάσσιο μεσόκοσμο. Τον 2ο και
3ο μήνα, τόσο οι υδατάνθρακες και οι πρωτεΐνες όσο και η μικροβιακή ανάπτυξη και στα τέσσερα ενυδρεία μειώθηκαν συγκριτικά με τον 1ο μήνα, παρόλα αυτά παρουσίασαν αύξηση εκ νέου τον 4ο μήνα της δειγματοληψίας. Για το πολυστυρένιο υπολογίστηκε ποσοστό μείωσης του βάρους 0,33% για το ενυδρείο Α, 3,02% για το ενυδρείο Β, 1,02% για το ενυδρείο C και τέλος
0,21 % για το ενυδρείο D. Ενώ αντίθετα, για το πολυαιθυλένιο η μείωση του βάρους για τον τέταρτο μήνα παρουσιάζει ποσοστά που εκτιμώνται ως 0,46% για το ενυδρειο Α, 2,85% για το ενυδρείο Β, 1,36% για το ενυδρείο C, ενώ τέλος για το ενυδρείο D 1,78%. Ακόμη παρατηρήθηκε, νανοπλαστικά σε κάποια από τα ενυδρεία που οφείλεται στον συνδυασμό της ακτινοβολίας του ήλιου και της δράσης των μικροοργανισμών. Τέλος το προφίλ της επιφάνειας των φιλμ σύμφωνα με τη φασματοσκοπία Fourier έδειξε ότι υπάρχει επίδραση της ακτινοβολίας τους πρώτους μήνες και τους επόμενους της ανάπτυξης του βιοφιλμ.
description: Τhe advantages of plastics, mainly due to their durability, low cost and resistance, coupled with low production costs, have contributed to the worldwide development of a large industry. As a result, an increased production of plastic waste has been noticed. Plastics' characteristics, as well as their resistance to degradation, have created one of the bigger ecological problems of modern era, which requires increased efforts in order to deal with it. Biodegradation of plastics has been offering realistic answers to the problem of dealing with plastic waste in the last few years.
The current thesis aims to monitor the activity of microbial communities collected from the Souda pelagic zone in Chania and the effect of solar radiation on polystyrene and low density polyethylene films. The experiment simulated the marine environment, using four different aquariums, where the plastic was the only source of carbon.
Virgin plastics of the two polymer types, were cut into square pieces (2 cm x 2 cm), were hanged on strings and were placed in the aquariums using appropriate stainless steel construction and remained there for four months. In two of the four aquariums, the maritime communities were inoculated.
Sampling occurred every month in order to estimate the weight reduction, microbial growth, extracellular polymeric substances, sinking velocity and microplastic size distribution. Finally, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was performed to determine the effect of marine micro-organisms and solar radiation on the surface of the films. It was found that microorganisms managed to grow successfully in the marine mesocosm. During the second and
third month both carbohydrates and proteins concentration, as well as microbial growth in all aquariums, decreased compared to the first month, but they again increased during the fourth month of sampling.
For polystyrene, a weight reduction of 0,33% for Aquarium A, 3,02% for Aquarium B, 1.02% for Aquarium C, and 0,21% for Aquarium D was calculated.For the polyethylene, the weight reduction during the fourth month estimated as 0,46% for the Aquarium A, 2,85% for the Aquarium B, 1,36% for the Aquarium C, and 1,78% for the Aquarium D .
In addition, nanoplastics were observed in some of the aquariums due to the combination of sunlight and of the microorganisms' action. Finally, the FTIR profiles of the LDPE films revealed the effect of UV radtiation on the surface of the films in the first months and the microbial activity after biofilm development.