Biologicky rozložiteľné plasty môžu byť na báze bio alebo na báze fosílnych palív. V posledných rokoch sa vyrábajú nové typy plastov, ktoré riešia problém znečistenia plastmi, a to snahou skrátiť čas potrebný na ich degradáciu, najmä v prírodných podmienkach. Nie všetky súčasné biodegradovateľné plasty však dosiahli tento cieľ.
Definícia biologicky odbúrateľných plastov
Biologicky rozložiteľné plasty sú tie plasty, ktoré môžu byť degradované mikrobiálnym pôsobením na výrobu prírodných konečných produktov, ako je voda a oxid uhličitý, v primeranom čase. Čas potrebný na úplný rozklad závisí od materiálu, podmienok prostredia, ako je teplota a vlhkosť, a miesta rozkladu podľa Inštitútu biodegradovateľných produktov (BPI str. 2).
Kompostovateľné plasty sú tie, ktoré sa rýchlo biologicky rozkladajú a menia sa na humus, ktorý nie je kontaminovaný kovmi. Nie všetky biodegradovateľné plasty sú kompostovateľné; len niektorí sú.
Materiály musia spĺňať špecifikácie ASTM D6400 alebo D6868, aby sa mohli nazývať biologicky odbúrateľné a kompostovateľné na súši, a musia spĺňať špecifikácie ASTM D7081 pre morské prostredie. ASTM je celosvetová skupina pre štandardy produktov.
Polysterové plasty na biologickej báze, ktoré sa biologicky rozložia
Plasty, ktoré pochádzajú z rastlín, sa nazývajú plasty na biologickej báze. Nie všetky sú biologicky odbúrateľné; napríklad existujú PET fľaše na bio báze vyrobené tak, aby boli odolné. Plasty na biologickej báze, ktoré sa biodegradujú, sú vyrobené z dvoch materiálov: biomasy a polyesterov získaných z rastlín. Existujú dva druhy polymérov na biologickej báze: kyselina polylaktidová (PLA) a polyhydroxyalkanoát (PHA).
Polyhydroxyalkanoát (PHA)
PHA je produkovaný prirodzene baktériami a rastlinami geneticky modifikovaných organizmov (GMO), ale existujú plány vyskúšať výrobu z potravinového odpadu. Polyhydroxybutyrát alebo PHB je tiež druh PHA, ktorý je široko používaný. Výroba PHA je drahá, pretože z baktérií sa dá vyrobiť len obmedzené množstvo.
- Použitie:PHA sa používajú ako obaly na potraviny, poháre, taniere, nátery na papier a lepenku a na „mnoho medicínskych použití vrátane stehov, gáz a náterov na lieky“podľa správy Centra pre spoluprácu priemyslu a vzdelávania (správa CIEC). Môže nahradiť väčšinu hlavných typov plastov na báze fosílnych palív, ktoré sa v súčasnosti používajú, ako sú PE, PS, PVC a PET, upozorňuje Bio Based Press.
- PHA-zmiešané škrobové/celulózové plasty: Niektoré plastové predmety sú vyrobené výhradne z PHA, ako v prípade fliaš na vodu uvádza Bio Based Press. Keďže je však výroba PHA drahá, mieša sa aj so škrobom a celulózou, aby bola hospodárnejšia. To má ďalšiu výhodu v zlepšení rýchlosti rozkladu podľa Dartmouth Undergraduate Journal of Science (DUJS).
- Biodegradácia: Môže byť úplne kompostovateľný v prostrediach, ktoré sú bohaté na mikróby a huby, najmä v pôde. Tieto mikróby rozkladajú PHA pomocou enzýmov. Čas potrebný na degradáciu závisí od koncentrácie mikróbov v prostredí.
- PHA trvá dva mesiace, kým sa rozloží na dvore, podľa Bio Based Press.
- Rýchlosť rozkladu je oveľa pomalšia v morských vodách, kde sa menej ako 50 % rozkladá po šiestich mesiacoch pridáva CalRecycle (str. 6). PHA prešiel testom ASTM D7081 tým, že ukázal 30 % rozklad za šesť mesiacov (str. 7).
Polylaktidová kyselina (PLA)
DUJS vysvetľuje, že PLA je termoplast vyrobený fermentáciou baktériami. PLA sú vlastne dlhý reťazec mnohých molekúl kyseliny mliečnej. Pretože existuje veľa lacných spôsobov výroby kyseliny mliečnej, tieto sa musia iba polymerizovať alebo spájať. Preto je PLA lacnejšia ako PHA. PLA je však krehký a jeho aplikácia je obmedzenejšia ako PHA. Výrobcovia tento problém obchádzajú pridaním aditív alebo polymérov.
- Použitie: Vyrábajú sa z neho tašky na potraviny, obaly na potraviny, fľaše, poháre a taniere. Keďže sa dobre rozkladá v prítomnosti kyselín, používa sa v niektorých lekárskych aplikáciách, ako sú lekárske stehy a platničky, kde sa rozpúšťa po 90 dňoch, uvádza správa CIEC. Používa sa aj pri 3-D tlači predmetov.
- PLA a zmesi polymérov: PHA sa môže miešať aj s polymérmi z obnoviteľných zdrojov, aby sa zlepšili jej vlastnosti podľa DUJS.
- Biodegradácia: PLA sa nedá ľahko kompostovať na dvore, pretože v tomto prostredí nie je k dispozícii potrebná teplota a hladina vody.
- PLA môže trvať šesť až 12 mesiacov, kým sa v pôde rozloží.
- PLA trvá tri až šesť mesiacov, kým sa degraduje v komerčných zariadeniach, poznamenáva World Centric.
- Keď dochádza k rozkladu v prítomnosti kyslíka, konečnými produktmi sú oxid uhličitý a voda.
- Ak dôjde k degradácii PLA na skládkach bez kyslíka, produkuje metánový plyn, ktorý je 20-krát škodlivejší pre životné prostredie ako oxid uhličitý, ako uvádza American Chemical Society (str. 2).
- PLA neprešla testom ASTM D7081, pretože podľa CalRecycle (str. 7) sa v morských vodách po šiestich mesiacoch rozložili iba 3 %.
Keďže PLA sa v pôde alebo morskej vode rýchlo nerozkladá, môže to byť problém, keď sa vysype.
Biologicky odbúrateľné plasty na báze biomasy
Plasty na báze biomasy sú vyrobené zo škrobu a celulózy získanej zo zvyškov plodín, ako aj dreva zo stromov.
Acetát celulózy
Acetát celulózy (CA) je syntetický produkt, ktorý sa získava z celulózy, ktorá sa nachádza v každej časti rastliny. Podľa vedeckej publikácie z roku 2018 sa celulóza v súčasnosti používa z bavlny, dreva a rastlinného odpadu. To môže byť použité na výrobu lisovaných pevných plastov, cigaretových filtrov, povlakov, fotografických filmov a filtrov. Celofán je biologicky odbúrateľný film vyrobený z celulózy. Prebieha nový výskum s cieľom nájsť nové plastové fólie z odpadových plodín a dreveného materiálu, ktoré sú odolné voči vode a biologicky odbúrateľné podľa Phys.org.
Biologická odbúrateľnosť: Výskum ukazuje, že CA sa po 18 mesiacoch v prírode degraduje a zníži sa o 70 % svojej hmotnosti.
škrob
Recenzia z roku 2017 uvádza, že škrob je spracovaný teplom, vodou a zmäkčovadlami, aby sa vytvoril termoplast. Pre zlepšenie jeho pevnosti sa kombinuje s plnivami z iných materiálov. Hlavnými zdrojmi škrobu sú kukurica, pšenica, zemiaky a maniok. Tento plast sa používa v obaloch, taškách a poľnohospodárskych mulčovacích fóliách, riadoch, kvetináčoch a formuje sa na výrobu obalov a spotrebného tovaru. Podľa Food Packaging Forum sa považuje za alternatívu k polystyrénu (PS). Škrob sa pridáva do biologických a konvenčných plastov, aby boli biologicky odbúrateľnejšie, uvádza správa o fyzikálnych vlastnostiach z roku 2017.
Biodegradovateľnosť: Plasty na báze škrobu môžu byť kompostovateľné alebo iba biologicky odbúrateľné. Kompostovateľné varianty vyžadujú 90 dní na degradáciu v priemyselných zariadeniach, zatiaľ čo tie biologicky odbúrateľné vyžadujú 100 dní na 46 % degradácie a až dva roky na úplnú degradáciu.
Biodegradovateľné plasty na báze fosílnych palív
Podľa Bioplastics Guide existuje niekoľko nových plastov z fosílnych palív, ktoré môžu byť tiež biologicky odbúrateľné. Najbežnejšie sú polybutylén sukcinát (PBS), polykaprolaktón (PCL), polybutyrát adipát tereftalát (PBAT) a polyvinylalkohol (PVOH/PVA).
- PBATje polymér, ktorý sa vyrába z derivátov fosílnych palív a niekedy sa používa v kombinácii so škrobom. Snahou je vyrábať tento polymér z obnoviteľných zdrojov. Sprievodca bioplastmi ho vidí ako náhradu za LDPE a HDPE. Používa sa na výrobu vriec na odpad, baliacich fólií, jednorazových obalov a riadu (poháre, riady atď.). Je nielen biologicky rozložiteľný, ale aj kompostovateľný.
- PCL je syntetický polyester, ktorý sa používa na výrobu kompostovateľných tašiek v medicínskych aplikáciách (šitie a vlákna), ako povrchové nátery, lepidlá na topánky a kožu a výstuhy obuvi a ortopedické dlahy. Tento plast sa dá rozložiť kvasinkami. Viac ako 90% fólií a 40% peny vyrobenej z tohto materiálu sa môže znehodnotiť za 15 dní.
- PBS je živica vyrábaná z fosílnych palív alebo môže byť aj na biologickej báze podľa Succinity (str. 1, 5). Môže sa kombinovať s inými biologickými polymérmi alebo vláknami, ako je juta, aby sa zlepšila jeho kvalita. PBS sa používa na výrobu potravinových obalov, servisného tovaru, poľnohospodárskych mulčovacích fólií, kvetináčov, hygienických výrobkov ako sú plienky a rybárske siete.
- PVOH je živica, ktorá sa dá použiť na výrobu obalových fólií, ktoré môžu nahradiť LDPE a HDPE. Jeho ďalšie dôležité aplikácie sú ako nátery a prísady na výrobu papiera a lepenky podľa Food Packaging Forum.
Všetky štyri plasty na báze fosílnych palív sa biologicky rozložia za tri mesiace v priemyselnom kompostovaní, za jeden rok na dvorovom kompostovaní a za jeden až dva roky na pôde/skládkach podľa InnProBio (str. 4).
Recyklácia a kompostovanie
Vlastnosti rôznych biodegradovateľných plastov treba mať na pamäti, aby sa s nimi na konci ich životného cyklu zaobchádzalo, varuje Agentúra na ochranu životného prostredia (EPA).
- EPA vysvetľuje, že biologicky odbúrateľné plasty by sa nemali pridávať do nádob, ktoré recyklujú bežné plasty, keďže sú vyrobené z rôznych materiálov. To platí pre biopalivá aj fosílne palivá.
- Aj keď sú plasty označené ako biologicky rozložiteľné a kompostovateľné, mnohé z nich sa môžu rozložiť iba v podmienkach dostupných v komerčných kompostovacích zariadeniach; pre informácie o najbližšom kompostárni kontaktujte miestne recyklačné agentúry. V roku 2017 bolo v USA len 200 takýchto zariadení, takže tieto typy centier je potrebné rozšíriť.
- Potvrďte, že vrecia sú kompostovateľné doma, a to tak, že pred pridaním do kompostovacích nádob budete postupovať podľa pokynov k produktu.
- Získanie materiálu z biologicky rozložiteľných plastov nie je možné recykláciou z dôvodu nedostatku zariadení.
Efektívna segregácia, zber a degradácia je nevyhnutná na využitie bioplastov a biodegradovateľných plastov. V jeho neprítomnosti končí väčšina biologicky rozložiteľných plastov na skládkach.
Budúcnosť biologicky odbúrateľných plastov
Biologicky odbúrateľný charakter plastov nemôže vyriešiť problém znečistenia plastmi, ak nie sú správne zlikvidované. Pre spotrebiteľské správanie je tiež stále potrebné zamerať sa na znižovanie spotreby alebo recykláciu plastov, aby bolo možné profitovať z prechodu z konvenčných plastov na fosílne palivá na biodegradovateľné plasty.
