ბიოდეგრადირებადი პლასტმასი შეიძლება იყოს ბიოლოგიურად ან წიაღისეული საწვავის საფუძველზე. პლასტმასის დაბინძურების პრობლემის გადასაჭრელად ბოლო წლებში წარმოიქმნა პლასტმასის ახალი ტიპები, რათა შემცირდეს მათი დეგრადაციის დრო, განსაკუთრებით ბუნებრივ პირობებში. თუმცა, ყველა ამჟამინდელი ბიოდეგრადირებადი პლასტმასმა ვერ მიაღწია ამ მიზანს.
ბიოდეგრადირებადი პლასტმასის განმარტება
ბიოდეგრადირებადი პლასტმასი არის ის, რომელიც შეიძლება დაიშალა მიკრობული მოქმედებით და წარმოქმნას ბუნებრივი საბოლოო პროდუქტები, როგორიცაა წყალი და ნახშირორჟანგი, გონივრულ დროში.სრული დაშლის დრო დამოკიდებულია მასალაზე, გარემო პირობებზე, როგორიცაა ტემპერატურა და ტენიანობა, და დაშლის მდებარეობაზე ბიოდეგრადირებადი პროდუქტების ინსტიტუტის მიხედვით (BPI გვ. 2).
კომპოსტირებადი პლასტმასი არის ის, რომელიც ბიოდეგრადირდება სწრაფად და გადაიქცევა ჰუმუსად, რომელიც არ არის დაბინძურებული ლითონებით. ყველა ბიოდეგრადირებადი პლასტმასი არ არის კომპოსტირებადი; მხოლოდ ზოგიერთია.
მასალები უნდა აკმაყოფილებდეს ASTM სპეციფიკაციებს D6400 ან D6868, რათა ეწოდოს ბიოდეგრადირებადი და კომპოსტირებადი ხმელეთზე და აკმაყოფილებდეს ASTM D7081 სპეციფიკაციას საზღვაო გარემოსთვის. ASTM არის მსოფლიო პროდუქტის სტანდარტების ჯგუფი.
ბიობაზე დაფუძნებული პოლისტერის პლასტმასები, რომლებიც ბიოდეგრადირდებიან
პლასტმასებს, რომლებიც მიიღება მცენარეებისგან, ეწოდება ბიოლოგიურად დაფუძნებულ პლასტმასს. ყველა ეს არ არის ბიოდეგრადირებადი; მაგალითად, არის ბიოლოგიურად დაფუძნებული PET ბოთლები, რომლებიც დამზადებულია გამძლეობისთვის.ბიოლოგიურად დაფუძნებული პლასტმასი, რომელიც ბიოდეგრადირებულია, მზადდება ორი მასალისგან: ბიომასა და მცენარეებისგან მიღებული პოლისტერებისგან. არსებობს ბიოლოგიურად დაფუძნებული პოლისტერის ორი სახეობა: პოლილაქტიდის მჟავა (PLA) და პოლიჰიდროქსიალკანოატი (PHA).
პოლიჰიდროქსიალკანოატი (PHA)
PHA ბუნებრივად იწარმოება ბაქტერიების და გენმოდიფიცირებული ორგანიზმების (გმო) მცენარეების მიერ, მაგრამ არსებობს გეგმები, რომ სცადონ წარმოება საკვების ნარჩენებისგან. პოლიჰიდროქსიბუტირატი ან PHB ასევე არის ერთგვარი PHA, რომელიც ფართოდ გამოიყენება. PHA-ების დამზადება ძვირია, რადგან ბაქტერიებისგან მხოლოდ შეზღუდული რაოდენობით შეიძლება გამომუშავდეს.
- გამოყენება:PHA გამოიყენება როგორც საკვების შესაფუთი, ჭიქები, თეფშები, ქაღალდისა და მუყაოს საფარი და "ბევრი სამედიცინო დანიშნულება, მათ შორის ნაკერები, გაზები და მედიკამენტების საფარები". მრეწველობისა და განათლების თანამშრომლობის ცენტრის (CIEC ანგარიში) ანგარიშის მიხედვით. მას შეუძლია შეცვალოს ამჟამად გამოყენებული წიაღისეული საწვავის ძირითადი ტიპები, როგორიცაა PE, PS, PVC და PET, აღნიშნავს Bio Based Press.
- PHA-შერეული სახამებელი/ცელულოზის პლასტმასი: ზოგიერთი პლასტმასის ნივთი დამზადებულია მთლიანად PHA-სგან, როგორც წყლის ბოთლების შემთხვევაში შენიშვნები Bio Based Press. თუმცა, ვინაიდან PHA-ს წარმოება ძვირია, ის ასევე შერეულია სახამებელთან და ცელულოზასთან, რათა ის უფრო ეკონომიური იყოს. ამას აქვს დამატებითი უპირატესობა დაშლის სიჩქარის გაუმჯობესებაში Dartmouth-ის ბაკალავრიატის მეცნიერების ჟურნალის (DUJS) მიხედვით.
- ბიოდეგრადაცია: ის შეიძლება იყოს სრულიად კომპოსტირებადი მიკრობებითა და სოკოებით მდიდარ გარემოში, განსაკუთრებით ნიადაგში. ეს მიკრობები ანადგურებენ PHA-ს ფერმენტების დახმარებით. დეგრადაციისთვის საჭირო დრო დამოკიდებულია გარემოში მიკრობების კონცენტრაციაზე.
- Bio Based Press-ის თანახმად, PHA-ს ორი თვე სჭირდება უკანა ეზოებში დაშლას.
- დაშლის სიჩქარე გაცილებით ნელია საზღვაო წყლებში, სადაც 50%-ზე ნაკლები იშლება ექვსი თვის შემდეგ, ამატებს CalRecycle (გვ. 6). PHA-მ გაიარა ASTM D7081 ტესტი ექვს თვეში 30% დაშლის ჩვენებით (გვ. 7).
პოლილაქტიდის მჟავა (PLA)
DUJS განმარტავს, რომ PLA არის თერმოპლასტიკური, რომელიც წარმოიქმნება ბაქტერიების მიერ ფერმენტაციის შედეგად. PLA სინამდვილეში მრავალი რძემჟავას მოლეკულის გრძელი ჯაჭვია. ვინაიდან რძემჟავას წარმოქმნის მრავალი იაფი საშუალება არსებობს, ისინი მხოლოდ უნდა იყოს პოლიმერიზებული ან შეერთებული. ამიტომ, PLA უფრო იაფია ვიდრე PHA. თუმცა, PLA მყიფეა და მისი გამოყენება უფრო შეზღუდულია ვიდრე PHA. მწარმოებლები ამ პრობლემას აგვარებენ დანამატების ან პოლიმერების ჩათვლით.
- გამოყენება: იგი მზადდება სასურსათო ჩანთებში, საკვების შეფუთვაში, ბოთლებში, ჭიქებში და თეფშებში. ვინაიდან ის კარგად იშლება მჟავების თანდასწრებით, იგი გამოიყენება ზოგიერთ სამედიცინო აპლიკაციაში, როგორიცაა სამედიცინო ნაკერები და ფირფიტები, სადაც იხსნება 90 დღის შემდეგ, ნათქვამია CIEC ანგარიშში. იგი ასევე გამოიყენება ობიექტების 3-D ბეჭდვაში.
- PLA და პოლიმერული ნარევები: PHA ასევე შეიძლება იყოს შერეული განახლებადი წყაროების პოლიმერებთან, რათა გააუმჯობესოს მისი თვისებები DUJS-ის მიხედვით.
- ბიოდეგრადაცია: PLA-ს ადვილად კომპოსტირება შეუძლებელია ეზოში, რადგან ტემპერატურა და წყლის საჭირო დონე არ არის ხელმისაწვდომი ამ გარემოში.
- PLA შეიძლება 6-12 თვე დასჭირდეს ნიადაგში დეგრადაციას.
- PLA-ს სჭირდება სამი-ექვსი თვე კომერციულ ობიექტებში დეგრადაციისთვის, აღნიშნავს World Centric.
- როდესაც დაშლა ხდება ჟანგბადის თანდასწრებით, საბოლოო პროდუქტებია ნახშირორჟანგი და წყალი.
- თუ PLA დეგრადაცია ხდება ნაგავსაყრელებზე ჟანგბადის გარეშე, ის წარმოქმნის მეთან აირს, რომელიც 20-ჯერ უფრო საზიანოა გარემოსთვის, ვიდრე ნახშირორჟანგი მიუთითებს ამერიკის ქიმიური საზოგადოების გამოშვებაზე (გვ. 2).
- PLA-მ არ გაიარა ASTM D7081 ტესტი, რადგან მხოლოდ 3% დაიშალა საზღვაო წყლებში ექვსი თვის შემდეგ CalRecycle-ის მიხედვით (გვ. 7).
რადგან PLA სწრაფად არ იშლება ნიადაგში ან ზღვის წყალში, ეს შეიძლება პრობლემად იქცეს ნაგვის დროს.
ბიომასზე დაფუძნებული ბიოდეგრადირებადი პლასტიკა
ბიომასაზე დაფუძნებული პლასტმასი მზადდება სახამებლისა და ცელულოზისგან, რომელიც მიღებულია მოსავლის ნარჩენებისგან, ასევე ხეებიდან.
ცელულოზის აცეტატი
ცელულოზის აცეტატი (CA) არის სინთეზური პროდუქტი, რომელიც მიიღება ცელულოზისგან, რომელიც გვხვდება მცენარის თითოეულ ნაწილში. ცელულოზა ამჟამად გამოიყენება ბამბის, ხის და მოსავლის ნარჩენებისგან 2018 წლის სამეცნიერო პუბლიკაციის მიხედვით. ეს შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჩამოსხმული მყარი პლასტმასის, სიგარეტის ფილტრების, საფარების, ფოტოფილმების და ფილტრების შესაქმნელად. ცელოფანი არის ცელულოზისგან წარმოებული ბიოდეგრადირებადი ფილმი. მიმდინარეობს ახალი კვლევა, რათა აღმოაჩინოს ახალი პლასტიკური ფილმები ნარჩენებისგან და ხის მასალისგან, რომლებიც წყალგამძლეა და ბიოდეგრადირებადია Phys.org-ის მიხედვით.
ბიოდეგრადირება: კვლევამ აჩვენა, რომ CA იშლება და მცირდება მისი წონის 70%-ით ბუნებაში 18 თვის შემდეგ.
სახამებელი
2017 წლის მიმოხილვა აღნიშნავს, რომ სახამებელი მუშავდება სითბოთი, წყლით და პლასტიფიკატორებით თერმოპლასტიკის წარმოებისთვის. მისი სიმტკიცის გასაუმჯობესებლად, იგი შერწყმულია სხვა მასალებისგან დამზადებულ შემავსებლებთან. სახამებლის ძირითადი წყაროა სიმინდი, ხორბალი, კარტოფილი და კასავა. ეს პლასტმასი გამოიყენება შეფუთვაში, ჩანთებში და სასოფლო-სამეურნეო მულჩის ფილმებში, ჭურჭელში, ყვავილების ქოთნებში და ყალიბდება შესაფუთი და სამომხმარებლო საქონლის დასამზადებლად. სურსათის შეფუთვის ფორუმის მიხედვით, იგი განიხილება, როგორც პოლისტიროლის (PS) ალტერნატივა. სახამებელი ემატება ბიოლოგიურად დაფუძნებულ და ჩვეულებრივ პლასტმასებს, რათა უფრო მეტად ბიოდეგრადირებადი გახდეს. ფიზის 2017 წლის ანგარიში.
ბიოდეგრადირებადობა: სახამებელზე დაფუძნებული პლასტმასი შეიძლება იყოს კომპოსტირებადი ან მხოლოდ ბიოდეგრადირებადი. კომპოსტირებად ვარიანტებს სჭირდებათ 90 დღე სამრეწველო ობიექტებში დეგრადაციისთვის, ხოლო ბიოდეგრადირებადს 100 დღე სჭირდება 46%-ის დეგრადაციისთვის და ორ წლამდე სრული დეგრადაციისთვის.
წიაღისეული საწვავის საფუძველზე ბიოდეგრადირებადი პლასტმასი
ბიოპლასტიკის სახელმძღვანელოს მიხედვით, არის რამდენიმე ახალი წიაღისეული საწვავის პლასტმასი, რომელიც ასევე შეიძლება იყოს ბიოდეგრადირებადი. ყველაზე გავრცელებულია პოლიბუტილენის სუქცინატი (PBS), პოლიკაპროლაქტონი (PCL), პოლიბუტირატ ადიპატ ტერეფტალატი (PBAT) და პოლივინილის სპირტი (PVOH/PVA).
- PBAT არის პოლიმერი, რომელიც იწარმოება წიაღისეული საწვავის წარმოებულებისგან და გამოიყენება ზოგჯერ სახამებელთან ერთად. მიმდინარეობს ძალისხმევა ამ პოლიმერის წარმოებაზე განახლებადი წყაროებიდან. ბიოპლასტიკის სახელმძღვანელო მას LDPE-ისა და HDPE-ის შემცვლელად ხედავს. გამოიყენება ნაგვის პარკების, შესაფუთი ფილმების, ერთჯერადი შეფუთვისა და ჭურჭლის (ჭიქები, ჭურჭელი და ა.შ.) დასამზადებლად. ის არა მხოლოდ ბიოდეგრადირებადია, არამედ კომპოსტირებადიც.
- PCL არის სინთეზური პოლისტერი, რომელიც გამოიყენება კომპოსტირებადი ჩანთების დასამზადებლად, სამედიცინო გამოყენებაში (ნაკერები და ბოჭკოები), როგორც ზედაპირული საფარი, ფეხსაცმლისა და ტყავის წებო, და ფეხსაცმლის გამაგრება. ორთოპედიული ნადები.ამ პლასტმასის დაშლა შესაძლებელია საფუარის მიერ. ფილმების 90%-ზე მეტი და ამ მასალისგან დამზადებული ქაფის 40% შეიძლება იშლება 15 დღეში.
- PBS არის ფისი, რომელიც წარმოიქმნება წიაღისეული საწვავისგან ან შეიძლება ასევე იყოს ბიოლოგიურად დაფუძნებული Succinity-ის მიხედვით (გვ. 1, 5). მისი ხარისხის გასაუმჯობესებლად ის შეიძლება გაერთიანდეს სხვა ბიოლოგიურ პოლიმერებთან ან ბოჭკოებთან, როგორიცაა ჯუთი. PBS გამოიყენება საკვების შეფუთვის, სერვისული ტექნიკის, სასოფლო-სამეურნეო მულჩის ფურცლების, მცენარეების ქოთნების, ჰიგიენური საშუალებების, როგორიცაა საფენები და სათევზაო ბადეების დასამზადებლად.
- PVOH არის ფისი, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას შეფუთვის ფილმების დასამზადებლად, რომელსაც შეუძლია შეცვალოს LDPE და HDPE. მისი სხვა მნიშვნელოვანი აპლიკაციებია როგორც საფარები და დანამატები ქაღალდისა და მუყაოს წარმოებისთვის საკვების შეფუთვის ფორუმის მიხედვით.
ოთხივე წიაღისეული საწვავზე დაფუძნებული პლასტმასი ბიოდეგრადირებულია სამ თვეში სამრეწველო კომპოსტირებაში, ერთ წელიწადში ეზოში კომპოსტირებაში და ერთ-ორ წელიწადში ნიადაგში/ნაგავსაყრელებზე InnProBio-ს მიხედვით (გვ. 4).
გადამუშავება და კომპოსტირება
სხვადასხვა ბიოდეგრადირებადი პლასტმასის თვისებები მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული მათი სიცოცხლის ციკლის ბოლოს დამუშავებისთვის, გვაფრთხილებს გარემოს დაცვის სააგენტო (EPA).
- EPA განმარტავს, რომ ბიოდეგრადირებადი პლასტმასი არ უნდა დაემატოს ურნებს, რომლებიც ამუშავებენ ჩვეულებრივ პლასტმასს, რადგან ისინი დამზადებულია სხვადასხვა მასალისგან. ეს ეხება როგორც ბიოლოგიურ, ასევე წიაღისეულ საწვავს.
- მიუხედავად იმისა, რომ პლასტმასი მონიშნულია, როგორც ბიოდეგრადირებადი და კომპოსტირებადი, ბევრი მათგანი დეგრადირებულია მხოლოდ კომერციულ კომპოსტირების ობიექტებში ხელმისაწვდომ პირობებში; დაუკავშირდით ადგილობრივ გადამუშავების სააგენტოებს უახლოეს კომპოსტის ქარხნის შესახებ ინფორმაციისთვის. 2017 წელს აშშ-ში მხოლოდ 200 ასეთი ობიექტი იყო, ამიტომ ასეთი ცენტრები უნდა გაიზარდოს.
- დაადასტურეთ, რომ ჩანთები კომპოსტირებადია სახლში, მიჰყევით პროდუქტის ინსტრუქციას მათ კომპოსტის ყუთებში დამატებამდე.
- მასალის აღდგენა ბიოდეგრადირებადი პლასტმასისგან გადამუშავების გზით შეუძლებელია.
ეფექტური სეგრეგაცია, შეგროვება და დეგრადაცია აუცილებელია ბიოლოგიურად დაფუძნებული და ბიოდეგრადირებადი პლასტმასით სარგებლობისთვის. მისი არარსებობის შემთხვევაში, ბიოდეგრადირებადი პლასტმასის უმეტესობა ნაგავსაყრელებზე ხვდება.
ბიოდეგრადირებადი პლასტმასის მომავალი
პლასტმასის ბიოდეგრადირებადი ბუნება ვერ გადაჭრის პლასტმასის დაბინძურების პრობლემას, თუ ისინი სათანადოდ არ განადგურდება. ასევე აუცილებელია მომხმარებელთა ქცევა იყოს ორიენტირებული მოხმარების შემცირებაზე ან პლასტმასის გადამუშავებაზე, რათა ისარგებლოს ჩვეულებრივი წიაღისეული საწვავის პლასტმასიდან ბიოდეგრადირებად პლასტმასზე ცვლილებით.
