Типы биоразлагаемого пластика

Биоразлагаемые пластмассы могут быть на биологической основе или на основе ископаемого топлива. В последние годы были произведены новые виды пластмасс для решения проблемы пластикового загрязнения путем сокращения времени, необходимого для их разложения, особенно в естественных условиях. Однако не все современные биоразлагаемые пластики достигли этой цели.

Определение биоразлагаемого пластика

Биоразлагаемые пластмассы — это пластмассы, которые могут быть разложены микробами с образованием естественных конечных продуктов, таких как вода и углекислый газ, за ​​разумный период времени. Время, необходимое для полного разложения, зависит от материала, условий окружающей среды, таких как температура и влажность, и места разложения в соответствии с Институтом биоразлагаемых продуктов (BPI, стр. 2).

• Факты о загрязнении земли
• Биоразлагаемые соломинки для питья
• Биоразлагаемый и перерабатываемый упаковочный материал

Компостируемые пластики быстро разлагаются и превращаются в гумус, не загрязненный металлами. Не все биоразлагаемые пластмассы пригодны для компостирования; только некоторые.

Материалы должны соответствовать спецификациям ASTM D6400 или D6868, чтобы их можно было назвать биоразлагаемыми и компостируемыми на суше, и соответствовать спецификациям ASTM D7081 для морской среды. ASTM является всемирной группой стандартов на продукцию.

Биоразлагаемые полиэфирные пластики

Пластмассы, полученные из растений, называются пластиками на биологической основе. Не все из них биоразлагаемы; например, есть ПЭТ-бутылки на биологической основе, которые делаются долговечными. Биоразлагаемые пластмассы изготавливаются из двух материалов: биомассы и полиэфиров, полученных из растений. Существует два вида полиэфиров на биологической основе: полимолочная кислота (PLA) и полигидроксиалканоат (PHA).

Полигидроксиалканоат (PHA)

PHA естественным образом производится бактериями и растениями, содержащими генетически модифицированные организмы (ГМО), но есть планы попробовать производство из пищевых отходов. Полигидроксибутират или ПОБ также является одним из широко используемых видов ПОА. Производство ПГА обходится дорого, поскольку из бактерий можно получить лишь ограниченное количество.

• Использование: согласно отчету Центра сотрудничества промышленности и образования (CIEC report ). Он может заменить большинство основных типов пластика на основе ископаемого топлива, используемых в настоящее время, таких как полиэтилен, полистирол, ПВХ и ПЭТ, отмечает Bio Based Press.
• Крахмал/целлюлоза, смешанная с PHA: некоторые пластиковые изделия полностью сделаны из PHA, как в случае с бутылками для воды, отмечает Bio Based Press. Однако, поскольку производство ПГА обходится дорого, его также смешивают с крахмалом и целлюлозой, чтобы сделать его более экономичным. Это имеет дополнительное преимущество, заключающееся в повышении скорости разложения, согласно Дартмутскому студенческому журналу науки (DUJS).
• Биоразложение: он может быть полностью компостирован в среде, богатой микробами и грибками, особенно в почве. Эти микробы расщепляют ПГА с помощью ферментов. Время, необходимое для разложения, зависит от концентрации микробов в окружающей среде.
  • По данным Bio Based Press, для разложения PHA на заднем дворе требуется два месяца.
  • Скорость разложения намного ниже в морской воде, где через шесть месяцев разлагается менее 50%, добавляет CalRecycle (стр. 6). PHA прошел тест ASTM D7081, показав 30% разложение за шесть месяцев (стр. 7).

Полилактидная кислота (PLA)

В DUJS поясняют, что PLA — это термопласт, полученный в результате ферментации бактериями. PLA на самом деле представляет собой длинную цепь многих молекул молочной кислоты. Поскольку существует много недорогих способов получения молочной кислоты, их нужно только полимеризовать или соединить. Поэтому PLA дешевле, чем PHA. Однако PLA является хрупким, и его применение более ограничено, чем PHA. Производители решают эту проблему, добавляя добавки или полимеры.

• Использование: из него делают пакеты для продуктов, упаковку для пищевых продуктов, бутылки, чашки и тарелки. Поскольку он хорошо разлагается в присутствии кислот, он используется в некоторых медицинских целях, таких как медицинские нити и пластины, где он растворяется через 90 дней, отмечается в отчете CIEC. Он также используется в 3D-печати объектов.
• PLA и полимерные смеси: PHA также можно смешивать с полимерами из возобновляемых источников для улучшения его качества в соответствии с DUJS.
• Биодеградация: PLA не может быть легко компостирован на заднем дворе, потому что в этой среде нет необходимых температуры и уровня воды.
  • PLA может разлагаться в почве в течение шести-двенадцати месяцев.
  • PLA разлагается на коммерческих объектах в течение трех-шести месяцев, отмечает World Centric .
  • Когда разложение происходит в присутствии кислорода, конечными продуктами являются углекислый газ и вода.
  • Если разложение PLA происходит на свалках без доступа кислорода, образуется газ метан, который в 20 раз более вреден для окружающей среды, чем углекислый газ, как указывает выброс Американского химического общества (стр. 2).
  • PLA не прошел тест ASTM D7081, так как только 3% разлагались в морской воде через шесть месяцев в соответствии с CalRecycle (стр. 7).

Поскольку PLA не разлагается быстро в почве или морской воде, это может стать проблемой при замусоривании.

Биоразлагаемые пластмассы на основе биомассы

Пластики на основе биомассы изготавливаются из крахмала и целлюлозы, полученных из растительных остатков, а также древесины деревьев.

ацетат целлюлозы

Ацетат целлюлозы (CA) представляет собой синтетический продукт, получаемый из целлюлозы, содержащейся в каждой части растения. Согласно научной публикации 2018 года, в настоящее время целлюлоза используется из хлопка, древесины и отходов растениеводства . Его можно использовать для формования твердых пластиков, сигаретных фильтров, покрытий, фотопленок и фильтров. Целлофан — это биоразлагаемая пленка, изготовленная из целлюлозы. По данным Phys.org, в настоящее время проводятся новые исследования по поиску новых пластиковых пленок из отходов урожая и древесных материалов, которые являются водостойкими и биоразлагаемыми .

• Биоразлагаемость : Исследования показывают, что CA разлагается и уменьшается на 70% своего веса через 18 месяцев в природе.

Крахмал

В обзоре 2017 года отмечается, что крахмал обрабатывают теплом, водой и пластификаторами для получения термопласта. Для повышения прочности его комбинируют с наполнителями из других материалов. Основными источниками крахмала являются кукуруза, пшеница, картофель и маниока. Этот пластик используется в упаковке, сумках и сельскохозяйственных мульчирующих пленках, посуде, цветочных горшках, а также для изготовления упаковки и товаров народного потребления. По данным Food Packaging Forum, он рассматривается как альтернатива полистиролу (PS) . Крахмал добавляется к биологическому и обычному пластику, чтобы сделать его более биоразлагаемым, отмечается в отчете Phys за 2017 год .

• Биоразлагаемость : пластмассы на основе крахмала могут быть компостируемыми или только биоразлагаемыми. Компостируемым вариантам требуется 90 дней для разложения на промышленных объектах, тогда как биоразлагаемым требуется 100 дней для разложения 46% и до двух лет для полного разложения.

Биоразлагаемые пластмассы на основе ископаемого топлива

Согласно Руководству по биопластикам , есть несколько новых пластиков из ископаемого топлива, которые также могут быть биоразлагаемыми. Наиболее распространенными являются полибутиленсукцинат (PBS), поликапролактон (PCL), полибутират-адипат-терефталат (PBAT) и поливиниловый спирт (PVOH/PVA).

• PBAT — это полимер, который производится из производных ископаемого топлива и иногда используется в сочетании с крахмалом. Предпринимаются усилия по производству этого полимера из возобновляемых источников. Руководство по биопластикам рассматривает его как заменитель LDPE и HDPE. Из него изготавливают мешки для мусора, упаковочную пленку, одноразовую упаковку и посуду (чашки, тарелки и т.д.). Он не только биоразлагаемый, но и компостируемый.
• PCL представляет собой синтетический полиэфир, используемый для изготовления биоразлагаемых пакетов, используемых в медицине (шовные материалы и волокна), в качестве поверхностных покрытий, клеев для обуви и кожи, а также элементов жесткости для обуви и ортопедических шин. Этот пластик может разлагаться дрожжами . Более 90% пленок и 40% пенопласта из этого материала разлагаются за 15 дней.
• PBS представляет собой смолу, полученную из ископаемого топлива, или также может быть на биологической основе в соответствии с Succinity (стр. 1, 5). Его можно комбинировать с другими биополимерами или волокнами, такими как джут, для улучшения его качества. PBS используется для изготовления упаковки для пищевых продуктов, посуды для обслуживания, листов для сельскохозяйственной мульчи, горшков для растений, предметов гигиены, таких как подгузники, и рыболовных сетей.
• PVOH — это смола, которую можно использовать для изготовления упаковочных пленок, которые могут заменить LDPE и HDPE. По данным Food Packaging Forum, его другими важными областями применения являются покрытия и добавки для производства бумаги и картона.

Согласно данным InnProBio, все четыре вида пластика на основе ископаемого топлива разлагаются за три месяца при промышленном компостировании, за один год при компостировании на заднем дворе и за один-два года в почве/на свалках (стр. 4).

Переработка и компостирование

Агентство по охране окружающей среды (EPA) предупреждает, что необходимо учитывать свойства различных биоразлагаемых пластиков, чтобы обрабатывать их в конце их жизненного цикла .

• EPA объясняет, что биоразлагаемые пластмассы не следует добавлять в контейнеры, которые перерабатывают обычные пластмассы, поскольку они сделаны из разных материалов. Это верно как для биотоплива, так и для ископаемого топлива.
• Несмотря на то, что пластмассы помечены как биоразлагаемые и пригодные для компостирования, многие из них могут разлагаться только в условиях, доступных на коммерческих предприятиях по компостированию; свяжитесь с местными агентствами по переработке отходов для получения информации о ближайшем заводе по производству компоста. В 2017 году в США было всего 200 таких центров , поэтому таких центров необходимо увеличивать.
• Убедитесь, что мешки можно компостировать в домашних условиях, следуя инструкциям к продукту, прежде чем добавлять их в контейнеры для компоста.
• Извлечение материала из биоразлагаемого пластика путем переработки невозможно из-за отсутствия оборудования.

Эффективная сегрегация, сбор и разложение необходимы, чтобы использовать биоразлагаемые и биоразлагаемые пластики. В его отсутствие большая часть биоразлагаемого пластика оказывается на свалках.

Будущее биоразлагаемых пластиков

Биоразлагаемая природа пластмасс не может решить проблему пластикового загрязнения, если они не утилизируются должным образом. Также по-прежнему необходимо, чтобы поведение потребителей оставалось сосредоточенным на сокращении потребления или переработке пластика, чтобы извлечь выгоду из перехода от обычного пластика, работающего на ископаемом топливе, к биоразлагаемому пластику.