Биоразградимите пластмаси могат да бъдат на биологична основа или на основата на изкопаеми горива. През последните години бяха произведени нови видове пластмаси за справяне с проблема със замърсяването с пластмаси, като се опитват да съкратят времето, необходимо за разграждането им, особено в естествени условия. Въпреки това, не всички настоящи биоразградими пластмаси са постигнали тази цел.
Определение за биоразградими пластмаси
Биоразградимите пластмаси са тези, които могат да бъдат разградени от микробно действие за получаване на естествени крайни продукти, като вода и въглероден диоксид, за разумен период от време. Времето, необходимо за пълно разграждане, зависи от материала, условията на околната среда като температура и влага и местоположението на разлагането според Института за биоразградими продукти (BPI стр. 2).
Компостируемите пластмаси са тези, които се биоразграждат бързо и се превръщат в хумус, който не е замърсен с метали. Не всички биоразградими пластмаси могат да се компостират; само някои са.
Материалите трябва да отговарят на спецификациите ASTM D6400 или D6868, за да бъдат наречени биоразградими и компостируеми на сушата, и да отговарят на спецификациите ASTM D7081 за морска среда. ASTM е световна група за продуктови стандарти.
Биоразградени полиестерни пластмаси
Пластмасите, получени от растения, се наричат пластмаси на биологична основа. Не всички от тях са биоразградими; например има PET бутилки на биологична основа, направени да бъдат издръжливи. Биологично разградените пластмаси са направени от два материала: биомаса и полистери, получени от растения. Има два вида полиестери на биологична основа: полилактидна киселина (PLA) и полихидроксиалканоат (PHA).
Полихидроксиалканоат (PHA)
PHA се произвежда естествено от бактерии и растения с генетично модифицирани организми (ГМО), но има планове да се опита производство от хранителни отпадъци. Полихидроксибутиратът или PHB също е вид PHA, който се използва широко. PHAs са скъпи за производство, тъй като само ограничени количества могат да бъдат произведени от бактерии.
- Употреби:PHA се използват като опаковки за храна, чаши, чинии, покритие за хартия и картон и за „много медицински цели, включително конци, марли и покрития за лекарства“ според доклад на Центъра за сътрудничество в индустрията и образованието (доклад CIEC). Той може да замени повечето от основните типове пластмаси на основата на изкопаеми горива, използвани в момента, като PE, PS, PVC и PET, посочва Bio Based Press.
- PHA-смесени нишесте/целулозни пластмаси: Някои пластмасови артикули са направени изцяло от PHA, както в случая на бутилки за вода, отбелязва Bio Based Press. Въпреки това, тъй като производството на PHA е скъпо, то също се смесва с нишесте и целулоза, за да стане по-икономично. Това има допълнителното предимство за подобряване на скоростта на разлагане според Dartmouth Undergraduaue Journal of Science (DUJS).
- Биоразграждане: Може да бъде напълно компостируем в среди, които са богати на микроби и гъбички, особено почвата. Тези микроби разграждат PHA с помощта на ензими. Времето, необходимо за разграждане, зависи от концентрацията на микроби в околната среда.
- PHA отнема два месеца, за да се разложи в задните дворове, според Bio Based Press.
- Степента на разграждане е много по-бавна в морските води, където по-малко от 50% се разграждат след шест месеца добавя CalRecycle (стр. 6). PHA премина теста ASTM D7081, като показа 30% разлагане за шест месеца (стр. 7).
Полилактидна киселина (PLA)
DUJS обяснява, че PLA е термопластмаса, произведена чрез ферментация от бактерии. PLA всъщност представлява дълга верига от много молекули на млечна киселина. Тъй като има много евтини средства за производство на млечна киселина, те трябва само да бъдат полимеризирани или съединени. Следователно PLA е по-евтин от PHA. PLA обаче е крехък и приложението му е по-ограничено от PHA. Производителите заобикалят този проблем, като включват добавки или полимери.
- Употреби: Прави се в чанти за хранителни стоки, опаковки за храна, бутилки, чаши и чинии. Тъй като се разлага добре в присъствието на киселини, той се използва в някои медицински приложения като медицински конци и пластини, където се разтваря след 90 дни, отбелязва докладът на CIEC. Използва се и при 3-D отпечатване на обекти.
- PLA и полимерни смеси: PHA може също да се смесва с полимери от възобновяеми източници за подобряване на качествата му според DUJS.
- Биоразграждане: PLA не може да се компостира лесно в задния двор, тъй като необходимата температура и водни нива не са налични в тази среда.
- PLA може да отнеме шест-12 месеца, за да се разгради в почвата.
- PLA отнема три-шест месеца, за да се разгради в търговски съоръжения, отбелязва World Centric.
- Когато разлагането става в присъствието на кислород, крайните продукти са въглероден диоксид и вода.
- Ако разграждането на PLA настъпи в депа за отпадъци без кислород, то произвежда газ метан, който е 20 пъти по-вреден за околната среда от въглеродния диоксид, сочи съобщение на Американското химическо дружество (стр. 2).
- PLA не премина теста ASTM D7081, тъй като само 3% се разлагат в морските води след шест месеца според CalRecycle (стр. 7).
Тъй като PLA не се разлага бързо в почвата или морската вода, това може да се превърне в проблем при изхвърляне на отпадъци.
Биоразградими пластмаси на базата на биомаса
Пластмасите на базата на биомаса са направени от нишесте и целулоза, получени от растителни остатъци, както и от дървесина от дървета.
Целулозен ацетат
Целулозният ацетат (CA) е синтетичен продукт, който се извлича от целулоза, която се намира във всяка част на растението. Понастоящем целулозата се използва от памук, дървесина и растителни отпадъци според научна публикация от 2018 г. Това може да се използва за формиране на формовани твърди пластмаси, цигарени филтри, покрития, фотографски филми и филтри. Целофанът е биоразградим филм, произведен от целулоза. Продължават нови изследвания за намиране на нови пластмасови филми от отпадъчни култури и дървесни материали, които са водоустойчиви и биоразградими според Phys.org.
Биоразградимост: Изследванията показват, че CA се разгражда и намалява със 70% от теглото си след 18 месеца в природата.
Нишесте
Рецензия за 2017 г. отбелязва, че нишестето се обработва с топлина, вода и пластификатори, за да се получи термопласт. За подобряване на здравината му се комбинира с пълнители от други материали. Основните източници на нишесте са царевица, пшеница, картофи и маниока. Тази пластмаса се използва в опаковки, торби и селскостопански мулчирани фолиа, прибори за хранене, саксии и се формова за производство на опаковки и потребителски стоки. Той се разглежда като алтернатива на полистирола (PS) според Food Packaging Forum. Нишестето се добавя към биоосновани и конвенционални пластмаси, за да ги направи по-биоразградими, отбелязва доклад на Phys за 2017 г.
Биоразградимост: Пластмасите на основата на нишесте могат да бъдат компостируеми или само биоразградими. Компостируемите варианти изискват 90 дни за разграждане в промишлени съоръжения, докато биоразградимите изискват 100 дни за 46% за разграждане и до две години за пълно разграждане.
Биоразградими пластмаси на базата на изкопаеми горива
Според ръководството за биопластмаси има няколко нови пластмаси за изкопаеми горива, които също могат да бъдат биоразградими. Най-често срещаните са полибутилен сукцинат (PBS), поликапролактон (PCL), полибутират адипат терефталат (PBAT) и поливинил алкохол (PVOH/PVA).
- PBATе полимер, който се произвежда от производни на изкопаеми горива и понякога се използва в комбинация с нишесте. Полагат се усилия за производство на този полимер от възобновяеми източници. Ръководството за биопластмаси го разглежда като заместител на LDPE и HDPE. Използва се за производство на торби за боклук, опаковъчно фолио, опаковки за еднократна употреба и сервизи (чаши, чинии и др.). Той е не само биоразградим, но и компостируем.
- PCL е синтетичен полиестер, използван за направата на компостируеми торбички, за медицинско приложение (конци и влакна), като повърхностни покрития, лепила за обувки и кожа и усилватели за обувки и ортопедични шини. Тази пластмаса може да се разложи от дрожди. Повече от 90% от филмите и 40% от пяната, направени от този материал, могат да се разградят за 15 дни.
- PBS е смола, произведена от изкопаеми горива или може да бъде на биологична основа според Succinity (стр. 1, 5). Може да се комбинира с други биобазирани полимери или влакна като юта, за да се подобри качеството му. PBS се използва за производство на опаковки за храни, сервизни стоки, селскостопански мулчирани листове, саксии за растения, хигиенни продукти като памперси и риболовни мрежи.
- PVOH е смола, която може да се използва за направата на опаковъчни филми, които могат да заменят LDPE и HDPE. Други важни приложения са като покрития и добавки за производство на хартия и картон според Food Packaging Forum.
И четирите пластмаси на базата на изкопаеми горива се биоразграждат за три месеца при промишлено компостиране, за една година при компостиране в задния двор и за една до две години в почвата/депата според InnProBio (стр. 4).
Рециклиране и компостиране
Свойствата на различните биоразградими пластмаси трябва да се имат предвид, за да се третират в края на жизнения им цикъл, предупреждава Агенцията за опазване на околната среда (EPA).
- EPA обяснява, че биоразградимите пластмаси не трябва да се добавят към контейнери за боклук, които рециклират конвенционални пластмаси, тъй като те са направени от различни материали. Това важи както за видовете горива на биологична основа, така и за видовете изкопаеми горива.
- Въпреки че пластмасите са маркирани като биоразградими и годни за компостиране, много от тях могат да се разградят само при условия, налични в търговски съоръжения за компостиране; свържете се с местните агенции за рециклиране за информация относно най-близкия завод за компост. Имаше само 200 такива съоръжения в САЩ през 2017 г., така че този вид центрове трябва да бъдат увеличени.
- Потвърдете, че торбите могат да се компостират у дома, като следвате инструкциите на продукта, преди да ги добавите към кофите за компост.
- Възстановяването на материал от биоразградими пластмаси не е възможно чрез рециклиране, поради липса на съоръжения.
Необходими са ефикасно разделяне, събиране и разграждане, за да се възползвате от биоразградимите и биоразградими пластмаси. При липсата му повечето от биоразградимите пластмаси се озовават в сметищата.
Бъдещето на биоразградимите пластмаси
Биоразградимият характер на пластмасата не може да реши проблема със замърсяването с пластмаса, ако не се изхвърля правилно. Също така все още е необходимо поведението на потребителите да остане фокусирано върху намаляване на потреблението или рециклиране на пластмаса, за да се възползва от промяната от конвенционалните пластмаси, използващи изкопаеми горива, към биоразградими пластмаси.
