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Experimental and theoretical study of the erosion of semi-crystalline polymers and the subsequent generation of microparticles

Authors :
Pascale Fabre
Thibaut Gaillard
Emmanuelle Gastaldi
Frédéric Nallet
Matthieu George
Laboratoire Charles Coulomb (L2C)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)
Ingénierie des Agro-polymères et Technologies Émergentes (UMR IATE)
Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université de Montpellier (UM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Centre de recherches Paul Pascal (CRPP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
LabEx NUMEV (2011-LABX-076)
I-Site MUSE
Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Source :
Soft Matter, Soft Matter, Royal Society of Chemistry, 2019, ⟨10.1039/C9SM01482A⟩, Soft Matter, Royal Society of Chemistry, 2019, 15 (41), pp.8302-8312. ⟨10.1039/C9SM01482A⟩
Publication Year :
2019
Publisher :
HAL CCSD, 2019.

Abstract

International audience; The increase of plastics and microplastics in the environment is a major environmental challenge. Still, little is known about the degradation kinetics of macroplastics into smaller particles, under the joint actions of micro-organisms and physico-chemical factors, like UV or mechanical constraints. In order to gain insight into (bio)-degradation in various media, we perform accelerated erosion experiments by using a well-known enzymatic system. We show that the microstructure of semi-crystalline polymers plays a crucial role in the pattern formation at their surface. For the first time, the release of fragments of micrometric size is evidenced, through a mechanism that does not involve fracture propagation. A geometric erosion model allows a quantitative understanding of erosion rates and surface patterns, and provides a critical heterogeneity size, parting two types of behavior: spherulites either released, or eroded in situ. This new geometric approach could constitute a useful tool to predict the erosion kinetics and micro-particle generation in various media.

Details

Language :
English
ISSN :
1744683X and 17446848
Database :
OpenAIRE
Journal :
Soft Matter, Soft Matter, Royal Society of Chemistry, 2019, ⟨10.1039/C9SM01482A⟩, Soft Matter, Royal Society of Chemistry, 2019, 15 (41), pp.8302-8312. ⟨10.1039/C9SM01482A⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....fc9c0974cc015d7214e31e6f9d977487