A biológiailag lebomló műanyagok lehetnek bioalapúak vagy fosszilis tüzelőanyagok alapúak. Az elmúlt években új típusú műanyagokat állítottak elő a műanyagszennyezés problémájának megoldására azáltal, hogy megpróbálták lerövidíteni a lebomlásukhoz szükséges időt, különösen természetes körülmények között. Azonban nem minden jelenlegi biológiailag lebomló műanyag érte el ezt a célt.
A biológiailag lebomló műanyagok meghatározása
A biológiailag lebomló műanyagok azok, amelyek mikrobiális hatásra lebomlanak, ésszerű időn belül természetes végtermékekké, például vízhez és szén-dioxidhoz jutnak. A teljes lebomláshoz szükséges idő az anyagtól, a környezeti feltételektől, például a hőmérséklettől és a nedvességtől, valamint a lebomlás helyétől függ a Biodegradable Products Institute szerint (BPI 2. oldal).
A komposztálható műanyagok azok, amelyek biológiailag gyorsan lebomlanak, és fémekkel nem szennyezett humusszá alakulnak. Nem minden biológiailag lebomló műanyag komposztálható; csak néhányan.
Az anyagoknak meg kell felelniük az ASTM D6400 vagy D6868 előírásainak, hogy biológiailag lebomlónak és szárazföldön komposztálhatónak lehessenek nevezni, valamint meg kell felelniük az ASTM D7081 tengeri környezetre vonatkozó előírásainak. Az ASTM egy világméretű termékszabvány-csoport.
Bioalapú poliészter műanyagok, amelyek biológiailag lebomlanak
A növényekből származó műanyagokat bioalapú műanyagoknak nevezik. Ezek nem mindegyike biológiailag lebontható; Léteznek például bioalapú PET-palackok, amelyek tartósak legyenek. A biológiailag lebomló bioalapú műanyagok két anyagból készülnek: biomasszából és növényi eredetű poliészterekből. Kétféle bioalapú poliészter létezik: polilaktidsav (PLA) és polihidroxi-alkanoát (PHA).
Polihidroxi-alkanoát (PHA)
A PHA-t természetesen baktériumok és genetikailag módosított szervezetek (GMO) növények állítják elő, de a tervek között szerepel, hogy kipróbálják az élelmiszer-hulladékból történő előállítását is. A polihidroxi-butirát vagy PHB szintén egyfajta PHA, amelyet széles körben használnak. A PHA-k előállítása költséges, mivel baktériumokból csak korlátozott mennyiségben lehet előállítani.
- Felhasználás:A PHA-kat élelmiszerfóliaként, csészékként, tányérként, papír és karton bevonatként használják, valamint „sok orvosi felhasználásra, beleértve a varratokat, gézeket és gyógyszerbevonatokat” az Ipari és Oktatási Együttműködési Központ jelentése szerint (CIEC jelentés). Kiválthatja a jelenleg használt fosszilis tüzelőanyag-alapú műanyagok többségét, mint például a PE, PS, PVC és PET – mutat rá a Bio Based Press.
- PHA-val kevert keményítő/cellulóz műanyagok: Egyes műanyag elemek teljes egészében PHA-ból készülnek, mint a vizes palackok esetében, írja a Bio Based Press. Mivel azonban a PHA előállítása drága, a gazdaságosabbá tétel érdekében keményítővel és cellulózzal is keverik. Ennek az a további előnye, hogy a Dartmouth Undergraduate Journal of Science (DUJS) szerint javítja a bomlási sebességet.
- Biológiai lebomlás: Mikrobákban és gombákban gazdag környezetben, különösen a talajban teljesen komposztálható. Ezek a mikrobák enzimek segítségével lebontják a PHA-t. A lebomláshoz szükséges idő a környezetben lévő mikrobák koncentrációjától függ.
- A PHA két hónap alatt bomlik le a hátsó udvarokban a Bio Based Press szerint.
- A lebomlás sebessége sokkal lassabb a tengeri vizekben, ahol hat hónap után kevesebb mint 50%-a bomlik le – teszi hozzá a CalRecycle (6. oldal). A PHA megfelelt az ASTM D7081 tesztnek, 30%-os lebomlást mutatva hat hónap alatt (7. oldal).
Polilaktidsav (PLA)
A DUJS elmagyarázza, hogy a PLA egy hőre lágyuló műanyag, amelyet baktériumok fermentációjával állítanak elő. A PLA valójában sok tejsavmolekulából álló hosszú lánc. Mivel sok olcsó módszer létezik a tejsav előállítására, ezeket csak polimerizálni vagy összekapcsolni kell. Ezért a PLA olcsóbb, mint a PHA. A PLA azonban törékeny, és alkalmazása korlátozottabb, mint a PHA. A gyártók adalékanyagok vagy polimerek hozzáadásával kerülik meg ezt a problémát.
- Felhasználás: Élelmiszer-zacskók, élelmiszer-csomagolások, palackok, csészék és tányérok készülnek belőle. Mivel savak jelenlétében jól lebomlik, bizonyos orvosi alkalmazásokban használják, mint például orvosi varratok és lemezek, ahol 90 nap után feloldódik, jegyzi meg a CIEC jelentés. Objektumok 3D nyomtatásánál is használják.
- PLA és polimer keverékek: A PHA a DUJS szerint minőségi javítása érdekében megújuló forrásokból származó polimerekkel is keverhető.
- Biológiai lebomlás: A PLA nem komposztálható könnyen a kertben, mert ebben a környezetben nem áll rendelkezésre a szükséges hőmérséklet és vízszint.
- A PLA 6-12 hónapig tart, mire lebomlik a talajban.
- A kereskedelmi létesítményekben a PLA lebomlása három-hat hónapig tart, jegyzi meg a World Centric.
- Amikor a bomlás oxigén jelenlétében történik, a végtermékek szén-dioxid és víz.
- Ha a PLA lebomlása oxigén nélküli hulladéklerakókban megy végbe, akkor metángáz keletkezik, amely 20-szor károsabb a környezetre, mint a szén-dioxid kibocsátása (2. oldal).
- PLA nem ment át az ASTM D7081 teszten, mivel a CalRecycle szerint hat hónap elteltével mindössze 3%-a bomlott le a tengeri vizekben (7. oldal).
Mivel a PLA nem bomlik le gyorsan sem a talajban, sem a tengervízben, ez problémát jelenthet a lomtalanítás során.
Biomassza alapú biológiailag lebomló műanyagok
A biomassza alapú műanyagok növényi maradványokból nyert keményítőből és cellulózból, valamint fákból származó fából készülnek.
Cellulóz-acetát
A cellulóz-acetát (CA) egy szintetikus termék, amely a növény minden részében megtalálható cellulózból származik. Egy 2018-as tudományos publikáció szerint cellulózt jelenleg pamutból, fából és növényi hulladékból használnak. Ez felhasználható öntött tömör műanyagok, cigarettaszűrők, bevonatok, fotófilmek és szűrők készítésére. A celofán egy cellulózból előállított biológiailag lebomló film. Folyamatban van az új kutatás, hogy új műanyag fóliákat találjanak hulladék terményből és faanyagból, amelyek vízállóak és biológiailag lebomlanak a Phys.org szerint.
Biológiai lebonthatóság: A kutatások azt mutatják, hogy a CA lebomlik, és súlyának 70%-ával csökken 18 hónapos természetben való tartózkodás után.
Keményítő
Egy 2017-es beszámoló megjegyzi, hogy a keményítőt hővel, vízzel és lágyítószerekkel kezelik, hogy hőre lágyuló műanyagot állítsanak elő. Szilárdságának javítása érdekében más anyagokból készült töltőanyagokkal kombinálják. A fő keményítőforrás a kukorica, a búza, a burgonya és a manióka. Ezt a műanyagot csomagolásban, zacskóban és mezőgazdasági mulcsfóliában, étkészletben, virágcserepekben használják, és csomagolóanyagok és fogyasztási cikkek készítésére öntik. A Food Packaging Forum szerint ez a polisztirol (PS) alternatívája. A 2017-es Phys jelentés szerint keményítőt adnak a bioalapú és hagyományos műanyagokhoz, hogy biológiailag lebomlóbbak legyenek.
Biológiai lebonthatóság: A keményítő alapú műanyagok komposztálhatók vagy csak biológiailag lebonthatók. A komposztálható változatok ipari létesítményekben 90 napig, míg a biológiailag lebontható változatok 46%-a 100 napig, míg a teljes lebomláshoz legfeljebb két év szükséges.
Fosszilis tüzelőanyag alapú biológiailag lebomló műanyagok
A Bioplastics Guide szerint van néhány új fosszilis tüzelőanyagú műanyag, amely biológiailag is lebomlik. A leggyakoribbak a polibutilén-szukcinát (PBS), a polikaprolakton (PCL), a polibutirát-adipát-tereftalát (PBAT) és a polivinil-alkohol (PVOH/PVA).
- PBATegy polimer, amelyet fosszilis tüzelőanyag-származékokból állítanak elő, és néha keményítővel kombinálva használják. Törekednek arra, hogy ezt a polimert megújuló forrásokból állítsák elő. A bioműanyag útmutató szerint az LDPE és a HDPE helyettesítője. Szemeteszsákok, csomagolófóliák, eldobható csomagolások és étkészletek (csészék, edények stb.) készítésére használják. Nem csak biológiailag lebomlik, hanem komposztálható is.
- PCL egy szintetikus poliészter, amelyet komposztálható zacskók készítésére használnak orvosi alkalmazásokban (varratok és szálak), felületi bevonatként, cipő- és bőrragasztóként, valamint cipők és cipők merevítőjeként. ortopéd sínek. Ezt a műanyagot az élesztőgombák lebonthatják. Az ebből az anyagból készült fóliák több mint 90%-a és a hab 40%-a 15 nap alatt lebomlik.
- A PBS egy fosszilis tüzelőanyagokból előállított gyanta, vagy a Succinity szerint bioalapú is lehet (1., 5. oldal). Más bioalapú polimerekkel vagy szálakkal, például jutával kombinálható a minőségének javítása érdekében. A PBS-t élelmiszer-csomagolóanyagok, szervizáru, mezőgazdasági mulcslapok, növénycserepek, higiéniai termékek, például pelenkák és halászhálók készítésére használják.
- A PVOH olyan gyanta, amelyből csomagolófóliákat lehet készíteni, amelyek helyettesíthetik az LDPE-t és a HDPE-t. További fontos felhasználási területei a papír- és kartongyártás bevonatai és adalékai a Food Packaging Forum szerint.
Mind a négy fosszilis tüzelőanyag alapú műanyag biológiailag lebomlik három hónap alatt az ipari komposztálásban, egy év alatt a háztáji komposztálásban és egy-két év alatt a talajban/lerakókban az InnProBio szerint (4. oldal).
Újrahasznosítás és komposztálás
A különböző biológiailag lebomló műanyagok tulajdonságait szem előtt kell tartani, hogy életciklusuk végén kezeljük őket – figyelmeztet a Környezetvédelmi Ügynökség (EPA).
- Az EPA kifejti, hogy a biológiailag lebomló műanyagokat nem szabad a hagyományos műanyagokat újrahasznosító kukákba tenni, mivel azok különböző anyagokból készülnek. Ez mind a bioalapú, mind a fosszilis tüzelőanyag-típusokra igaz.
- Noha a műanyagok biológiailag lebomlónak és komposztálhatónak vannak jelölve, sok közülük csak a kereskedelmi komposztáló létesítményekben elérhető körülmények között tud lebomlani; lépjen kapcsolatba a helyi újrahasznosító ügynökségekkel a legközelebbi komposztüzemre vonatkozó információkért. 2017-ben mindössze 200 ilyen létesítmény volt az Egyesült Államokban, ezért az ilyen típusú központok számát növelni kell.
- Győződjön meg arról, hogy a zacskók otthon komposztálhatók, kövesse a termékre vonatkozó utasításokat, mielőtt a komposztládákba helyezné őket.
- A biológiailag lebomló műanyagokból az anyagok hasznosítása nem lehetséges újrahasznosítással, a létesítmények hiánya miatt.
A biológiai alapú és biológiailag lebomló műanyagok előnyeinek kihasználásához hatékony elkülönítésre, összegyűjtésre és lebontásra van szükség. Ennek hiányában a biológiailag lebomló műanyagok nagy része hulladéklerakókba kerül.
A biológiailag lebomló műanyagok jövője
A műanyagok biológiailag lebomló természete nem tudja megoldani a műanyagszennyezés problémáját, ha nem megfelelően ártalmatlanítják őket. Továbbra is szükséges, hogy a fogyasztói magatartás továbbra is a fogyasztás csökkentésére vagy a műanyagok újrahasznosítására összpontosítson, hogy profitálhasson a hagyományos fosszilis tüzelésű műanyagokról a biológiailag lebomló műanyagokra való átállásból.
