Biologische afbraakadditieven zijn verbindingen die de afbraak van materialen door micro-organismen versnellen. Het werkingsmechanisme van additieven voor biologische afbraak varieert afhankelijk van het type additief, het beoogde materiaal en de omgevingsomstandigheden. Hier zijn enkele veelvoorkomende mechanismen:

Enzymatische afbraak:Sommige biologische afbraakadditieven bestaan ​​uit enzymen die specifieke componenten van het materiaal direct kunnen afbreken. Cellulase-enzymen breken bijvoorbeeld cellulose af, een belangrijk bestanddeel van papier en plantaardig materiaal. Deze enzymen hydrolyseren de glycosidische bindingen in de cellulose en zetten deze om in kleinere moleculen die gemakkelijker door micro-organismen kunnen worden gebruikt.

Voedingssupplementen:Bepaalde additieven voor biologische afbraak bevatten essentiële voedingsstoffen die nodig zijn voor micro-organismen die verantwoordelijk zijn voor het afbraakproces. Wanneer ze aan een omgeving worden toegevoegd, leveren deze additieven de noodzakelijke voedingsstoffen, zoals stikstof, fosfor en sporenelementen, die de microbiële groei en activiteit helpen verbeteren. De toegenomen microbiële populatie versnelt het biologische afbraakproces.

Co-metabolische biologische afbraak:In sommige gevallen stimuleren biologische afbraakadditieven de microbiële activiteit door een extra koolstofbron voor micro-organismen te bieden. Ze fungeren als co-metabolieten, waardoor de microben het doelmateriaal kunnen afbreken en tegelijkertijd het additief als energiebron kunnen gebruiken. Deze indirecte vorm van biologische afbraak kan effectief zijn voor complexe materialen die moeilijk af te breken zijn.

Oppervlaktemodificatie:Bepaalde biologische afbraakadditieven kunnen de oppervlakte-eigenschappen van het materiaal wijzigen, waardoor het gevoeliger wordt voor microbiële kolonisatie en afbraak. Oppervlakteactieve stoffen en bevochtigingsmiddelen verminderen bijvoorbeeld de oppervlaktespanning van het materiaal, waardoor micro-organismen zich beter kunnen hechten. Deze modificatie verbetert de biologische beschikbaarheid van het materiaal voor micro-organismen, wat leidt tot verbeterde biologische afbraak.

Oplosbaar maken:Sommige additieven voor biologische afbraak kunnen het materiaal oplosbaar maken of verspreiden, waardoor het oppervlak groter wordt en het wordt blootgesteld aan een breder scala aan micro-organismen. Deze verspreiding creëert een groter grensvlak tussen het materiaal en de microbiële gemeenschap, waardoor het voor enzymen en micro-organismen gemakkelijker wordt om toegang te krijgen tot het materiaal en het af te breken.

Versnelling van het biologische afbraakproces:Het gecombineerde effect van deze mechanismen versnelt het afbraakproces door microbiële groei, enzymatische activiteit en verbeterde toegankelijkheid van materialen te bevorderen. Als gevolg hiervan worden de materialen die additieven voor biologische afbraak bevatten sneller afgebroken tot eenvoudiger verbindingen en uiteindelijk mineraliseren ze tot ongevaarlijke stoffen. Dit vermindert de ecologische persistentie van de materialen aanzienlijk en helpt bij het herstel van ecosystemen.