Bioloģiski noārdāmās plastmasas var būt bioloģiskas vai fosilā kurināmā bāzes. Pēdējos gados ir ražoti jauni plastmasas veidi, lai risinātu plastmasas piesārņojuma problēmu, cenšoties saīsināt laiku, kas nepieciešams to noārdīšanai, īpaši dabiskos apstākļos. Tomēr ne visas pašreizējās bioloģiski noārdāmās plastmasas ir sasniegušas šo mērķi.
Bioloģiski noārdāmas plastmasas definīcija
Bioloģiski noārdāmās plastmasas ir tās, kuras var noārdīties mikrobu ietekmē, lai saprātīgā laika periodā iegūtu dabiskus galaproduktus, piemēram, ūdeni un oglekļa dioksīdu. Laiks, kas nepieciešams, lai pilnībā sadalītos, ir atkarīgs no materiāla, vides apstākļiem, piemēram, temperatūras un mitruma, un sadalīšanās vietas saskaņā ar Biodegradable Products Institute (BPI 2. lpp.).
Kompostējamā plastmasa ir tā, kas bioloģiski ātri sadalās un pārvēršas humusā, kas nav piesārņots ar metāliem. Ne visas bioloģiski noārdāmās plastmasas ir kompostējamas; tikai daži ir.
Materiāliem jāatbilst ASTM specifikācijām D6400 vai D6868, lai tos varētu saukt par bioloģiski noārdāmiem un kompostējamiem uz sauszemes, un jāatbilst ASTM D7081 specifikācijām jūras videi. ASTM ir vispasaules produktu standartu grupa.
Bioloģiski noārdāmas bioloģiskas polisterplastmasas
Plastmasas, kas iegūtas no augiem, sauc par bioplastmasu. Ne visi no tiem ir bioloģiski noārdāmi; piemēram, ir bioloģiski ražotas PET pudeles, kas izgatavotas tā, lai tās būtu izturīgas. Bioloģiskās plastmasas, kas bioloģiski noārdās, ir izgatavotas no diviem materiāliem: biomasas un polisteriem, kas iegūti no augiem. Ir divu veidu bioloģiski bāzēti polisteri: polilaktīdskābe (PLA) un polihidroksialkanoāts (PHA).
Polihidroksialkanoāts (PHA)
PHA dabiski ražo baktērijas un ģenētiski modificētu organismu (ĢMO) augi, taču tiek plānots izmēģināt ražošanu no pārtikas atkritumiem. Polihidroksibutirāts jeb PHB ir arī sava veida PHA, ko plaši izmanto. PHA ir dārgi ražot, jo no baktērijām var iegūt tikai ierobežotu daudzumu.
- Izmantošana:PHA tiek izmantotas kā pārtikas plēves, krūzes, šķīvji, papīra un kartona pārklājumi, kā arī "daudziem medicīniskiem nolūkiem, tostarp šuves, marles un zāļu pārklājumi". Saskaņā ar Rūpniecības un izglītības sadarbības centra ziņojumu (CIEC ziņojums). Tas var aizstāt lielāko daļu lielāko pašlaik izmantoto plastmasas veidu, kuru pamatā ir fosilais kurināmais, piemēram, PE, PS, PVC un PET, norāda Bio Based Press.
- PHA sajaukta ciete/celulozes plastmasa: Daži plastmasas izstrādājumi ir pilnībā izgatavoti no PHA, tāpat kā ūdens pudeļu gadījumā norāda Bio Based Press. Tomēr, tā kā PHA ražošana ir dārga, to arī sajauc ar cieti un celulozi, lai padarītu to ekonomiskāku. Tam ir papildu priekšrocība, uzlabojot sadalīšanās ātrumu saskaņā ar Dartmouth Undergraduate Journal of Science (DUJS).
- Biodegradācija: Tas var būt pilnībā kompostējams vidē, kas ir bagāta ar mikrobiem un sēnītēm, īpaši augsnē. Šie mikrobi noārda PHA ar enzīmu palīdzību. Laiks, kas nepieciešams sadalīšanai, ir atkarīgs no mikrobu koncentrācijas vidē.
- PHA sadalās pagalmos pēc diviem mēnešiem, liecina Bio Based Press.
- Sadalīšanās ātrums ir daudz lēnāks jūras ūdeņos, kur pēc sešiem mēnešiem tiek sadalīti mazāk nekā 50%, piebilst CalRecycle (6. lpp.). PHA izturēja ASTM D7081 testu, uzrādot 30% sadalīšanās sešos mēnešos (7. lpp.).
Polilaktīda skābe (PLA)
DUJS skaidro, ka PLA ir termoplastiska viela, ko ražo baktēriju fermentācijas rezultātā. PLA patiesībā ir gara daudzu pienskābes molekulu ķēde. Tā kā pienskābes ražošanai ir daudz lētu līdzekļu, tie ir tikai jāpolimerizē vai jāsavieno. Tāpēc PLA ir lētāks nekā PHA. Tomēr PLA ir trausls un tā pielietojums ir ierobežotāks nekā PHA. Ražotāji novērš šo problēmu, iekļaujot piedevas vai polimērus.
- Lietojumi: No tā tiek izgatavoti pārtikas preču maisiņi, pārtikas iepakojumi, pudeles, krūzes un šķīvji. Tā kā tas labi sadalās skābju klātbūtnē, to izmanto dažos medicīniskos lietojumos, piemēram, medicīniskās šuvēs un plāksnēs, kur tas izšķīst pēc 90 dienām, norādīts CIEC ziņojumā. To izmanto arī objektu 3-D drukāšanā.
- PLA un polimēru maisījumi: PHA var arī sajaukt ar polimēriem no atjaunojamiem avotiem, lai uzlabotu tā īpašības saskaņā ar DUJS.
- Biodegradācija: PLA nevar viegli kompostēt pagalmā, jo šajā vidē nav pieejami nepieciešamie temperatūras un ūdens līmeņi.
- PLA var noārdīties augsnē sešus līdz 12 mēnešus.
- PLA degradācijai ir nepieciešami trīs seši mēneši, atzīmē World Centric.
- Kad sadalīšanās notiek skābekļa klātbūtnē, galaprodukti ir oglekļa dioksīds un ūdens.
- Ja PLA noārdās poligonos bez skābekļa, tas rada metāna gāzi, kas ir 20 reizes kaitīgāka videi nekā oglekļa dioksīds norāda uz Amerikas Ķīmijas biedrības izlaidumiem (2. lpp.).
- PLA neizturēja ASTM D7081 testu, jo tikai 3% sadalījās jūras ūdeņos pēc sešiem mēnešiem saskaņā ar CalRecycle (7. lpp.).
Tā kā PLA augsnē vai jūras ūdenī ātri nesadalās, tas var kļūt par problēmu, ja to pakaiši.
Biomasas bāzes bioloģiski noārdāma plastmasa
Biomasas plastmasa ir izgatavota no cietes un celulozes, kas iegūta no kultūraugu atliekām, kā arī koksnes no kokiem.
Cellulozes acetāts
Cellulozes acetāts (CA) ir sintētisks produkts, ko iegūst no celulozes, kas atrodas katrā auga daļā. Saskaņā ar 2018. gada zinātnisko publikāciju celuloze pašlaik tiek izmantota no kokvilnas, koksnes un labības atkritumiem. To var izmantot, lai veidotu cietas plastmasas, cigarešu filtrus, pārklājumus, fotofilmas un filtrus. Celofāns ir bioloģiski noārdāma plēve, kas ražota no celulozes. Pašlaik tiek veikti jauni pētījumi, lai atrastu jaunas plastmasas plēves no atkritumiem un koksnes materiāliem, kas ir ūdensizturīgas un bioloģiski noārdās saskaņā ar Phys.org.
Bioloģiskā noārdīšanās: Pētījumi liecina, ka CA noārdās un samazinās par 70% no svara pēc 18 mēnešiem dabā.
Ciete
A 2017. gada pārskatā norādīts, ka ciete tiek apstrādāta ar siltumu, ūdeni un plastifikatoriem, lai iegūtu termoplastu. Lai uzlabotu tā izturību, to kombinē ar pildvielām, kas izgatavotas no citiem materiāliem. Galvenie cietes avoti ir kukurūza, kvieši, kartupeļi un manioka. Šo plastmasu izmanto iepakojumā, maisos un lauksaimniecības mulčas plēvēs, galda piederumos, puķu podos un veido iepakojumu un patēriņa preču ražošanai. Saskaņā ar Pārtikas iepakojuma forumu tas tiek uzskatīts par alternatīvu polistirolam (PS). Ciete tiek pievienota bioloģiski ražotai un parastajai plastmasai, lai padarītu tās bioloģiski noārdāmākas, norāda 2017. gada Phys ziņojums.
Bioloģiskā noārdīšanās: uz cietes bāzes izgatavota plastmasa var būt kompostējama vai tikai bioloģiski noārdāma. Kompostējamiem variantiem rūpnieciskās iekārtās ir nepieciešamas 90 dienas, savukārt bioloģiski noārdāmajiem ir nepieciešamas 100 dienas, lai noārdās 46%, un līdz diviem gadiem, lai pilnībā noārdās.
Bioloģiski noārdāmas plastmasas uz fosilā kurināmā bāzes
Saskaņā ar Bioplastmasas rokasgrāmatu, ir dažas jaunas fosilā kurināmā plastmasas, kas var būt arī bioloģiski noārdāmas. Visizplatītākie ir polibutilēna sukcināts (PBS), polikaprolaktons (PCL), polibutirāta adipāta tereftalāts (PBAT) un polivinilspirts (PVOH/PVA).
- PBATir polimērs, ko ražo no fosilā kurināmā atvasinājumiem un dažreiz izmanto kopā ar cieti. Tiek veikti centieni, lai šo polimēru ražotu no atjaunojamiem avotiem. Bioplastmasas rokasgrāmata uzskata to par LDPE un HDPE aizstājēju. To izmanto atkritumu maisu, ietinamo plēvju, vienreizējās lietošanas iepakojumu un trauku (krūžu, trauku uc) izgatavošanai. Tas ir ne tikai bioloģiski noārdāms, bet arī kompostējams.
- PCL ir sintētisks polisters, ko izmanto kompostējamu maisiņu izgatavošanai medicīniskos nolūkos (šuves un šķiedras), kā virsmas pārklājumus, apavu un ādas līmes, kā arī apavu un apavu stingrības materiālus. ortopēdiskās šinas. Šo plastmasu var sadalīt raugi. Vairāk nekā 90% no šī materiāla izgatavoto plēvju un 40% putuplasta var noārdīties 15 dienu laikā.
- PBS ir sveķi, kas ražoti no fosilā kurināmā vai var būt arī biobāzēti saskaņā ar Succinity (1., 5. lpp.). To var kombinēt ar citiem bioloģiskiem polimēriem vai šķiedrām, piemēram, džutu, lai uzlabotu tā kvalitāti. PBS izmanto pārtikas iepakojumu, apkalpošanas piederumu, lauksaimniecības mulčas lokšņu, augu podu, higiēnas līdzekļu, piemēram, autiņbiksīšu un zvejas tīklu izgatavošanai.
- PVOH ir sveķi, no kuriem var izgatavot iepakojuma plēves, kas var aizstāt LDPE un HDPE. Citi svarīgi pielietojumi ir kā pārklājumi un piedevas papīra un kartona ražošanai saskaņā ar Food Packaging Forum.
Visas četras plastmasas, kuru pamatā ir fosilais kurināmais, bioloģiski noārdās trīs mēnešos rūpnieciskajā kompostācijā, vienā gadā piemājas kompostācijā un viena līdz divos gados augsnē/poligonos saskaņā ar InnProBio (4. lpp.).
Pārstrādāšana un kompostēšana
Dažādu bioloģiski noārdāmo plastmasu īpašības ir jāpatur prātā, lai tās apstrādātu to dzīves cikla beigās, brīdina Vides aizsardzības aģentūra (EPA).
- EPA skaidro, ka bioloģiski noārdāmu plastmasu nevajadzētu pievienot tvertnēm, kurās tiek pārstrādāta parastā plastmasa, jo tās ir izgatavotas no dažādiem materiāliem. Tas attiecas gan uz bioloģisko, gan fosilo kurināmo.
- Lai gan plastmasa ir marķēta kā bioloģiski noārdāma un kompostējama, daudzas no tām var noārdīties tikai apstākļos, kas pieejami komerciālās kompostēšanas iekārtās; sazinieties ar vietējām pārstrādes aģentūrām, lai iegūtu informāciju par tuvāko komposta ražotni. 2017. gadā ASV bija tikai 200 šādu objektu, tāpēc šāda veida centri ir jāpalielina.
- Pārliecinieties, ka maisi ir kompostējami mājās, ievērojot produkta norādījumus, pirms tos pievienojat komposta tvertnēm.
- Materiālu reģenerācija no bioloģiski noārdāmām plastmasām nav iespējama ar otrreizējo pārstrādi, jo trūkst iekārtu.
Efektīva segregācija, savākšana un noārdīšana ir nepieciešama, lai izmantotu bioloģiski ražotās un bioloģiski noārdāmās plastmasas priekšrocības. Ja tā nav, lielākā daļa bioloģiski noārdāmās plastmasas nonāk poligonos.
Bioloģiski noārdāmās plastmasas nākotne
Plastmasas bioloģiski noārdāmās īpašības nevar atrisināt plastmasas piesārņojuma problēmu, ja tās netiek pareizi likvidētas. Patērētāju uzvedībai joprojām ir jākoncentrējas uz patēriņa samazināšanu vai plastmasas pārstrādi, lai gūtu labumu no pārejas no parastās fosilā kurināmā plastmasas uz bioloģiski noārdāmu plastmasu.
