Τα βιοαποδομήσιμα πλαστικά μπορούν να βασίζονται σε βιολογικά ή ορυκτά καύσιμα. Νέοι τύποι πλαστικών έχουν παραχθεί τα τελευταία χρόνια για την αντιμετώπιση του προβλήματος της πλαστικής ρύπανσης, προσπαθώντας να συντομεύσουν τον χρόνο που απαιτείται για την υποβάθμισή τους, ειδικά σε φυσικές συνθήκες. Ωστόσο, δεν έχουν επιτύχει αυτό το στόχο όλα τα σημερινά βιοδιασπώμενα πλαστικά.
Ορισμός των βιοαποικοδομήσιμων πλαστικών
Βιοδιασπώμενα πλαστικά είναι εκείνα που μπορούν να αποικοδομηθούν με μικροβιακή δράση για να παράγουν φυσικά τελικά προϊόντα, όπως νερό και διοξείδιο του άνθρακα, σε εύλογο χρονικό διάστημα. Ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρη αποσύνθεση εξαρτάται από το υλικό, τις περιβαλλοντικές συνθήκες όπως η θερμοκρασία και η υγρασία και η τοποθεσία της αποσύνθεσης σύμφωνα με το Ινστιτούτο Βιοαποικοδομήσιμων Προϊόντων (BPI σελ. 2).
Τα λιπασματοποιήσιμα πλαστικά είναι αυτά που βιοδιασπώνται γρήγορα και μετατρέπονται σε χούμο που δεν μολύνεται από μέταλλα. Δεν είναι όλα τα βιοαποδομήσιμα πλαστικά κομποστοποιήσιμα. μόνο μερικά είναι.
Τα υλικά πρέπει να πληρούν τις προδιαγραφές ASTM D6400 ή D6868 για να ονομάζονται βιοδιασπώμενα και κομποστοποιήσιμα στην ξηρά και να πληρούν τις προδιαγραφές ASTM D7081 για θαλάσσια περιβάλλοντα. Η ASTM είναι μια παγκόσμια ομάδα προτύπων προϊόντων.
Πολυστερικά πλαστικά με βάση βιοαποικοδόμηση που βιοδιασπώνται
Τα πλαστικά που προέρχονται από φυτά ονομάζονται πλαστικά βιολογικής βάσης. Δεν είναι όλα αυτά βιοαποδομήσιμα. για παράδειγμα, υπάρχουν φιάλες PET με βιολογική βάση, κατασκευασμένες για να είναι ανθεκτικές. Τα βιοαποικοδομήσιμα πλαστικά είναι κατασκευασμένα από δύο υλικά: βιομάζα και πολυστέρες που προέρχονται από φυτά. Υπάρχουν δύο είδη πολυεστέρων με βιολογική βάση: πολυλακτιδικό οξύ (PLA) και πολυυδροξυαλκανοϊκό (PHA).
Πολυυδροξυαλκανοϊκό (PHA)
Το PHA παράγεται φυσικά από βακτήρια και φυτά Γενετικά Τροποποιημένους Οργανισμούς (ΓΤΟ), αλλά υπάρχουν σχέδια να δοκιμαστεί η παραγωγή από απορρίμματα τροφίμων. Το πολυυδροξυβουτυρικό ή PHB είναι επίσης ένα είδος PHA που χρησιμοποιείται ευρέως. Τα PHA είναι ακριβά στην παρασκευή τους καθώς μόνο περιορισμένες ποσότητες μπορούν να παραχθούν από βακτήρια.
- Χρήσεις:Τα PHA χρησιμοποιούνται ως περιτυλίγματα τροφίμων, κύπελλα, πιάτα, επικάλυψη για χαρτί και χαρτόνι και «πολλές ιατρικές χρήσεις, συμπεριλαμβανομένων ραμμάτων, γαζών και επικαλύψεων για φάρμακα» σύμφωνα με έκθεση του Κέντρου Συνεργασίας Βιομηχανίας και Εκπαίδευσης (έκθεση CIEC). Μπορεί να αντικαταστήσει τους περισσότερους από τους κύριους τύπους πλαστικών που βασίζονται σε ορυκτά καύσιμα που χρησιμοποιούνται σήμερα, όπως PE, PS, PVC και PET, επισημαίνει η Bio Based Press.
- PHA-blended άμυλο/πλαστικό κυτταρίνης: Ορισμένα πλαστικά αντικείμενα είναι κατασκευασμένα εξ ολοκλήρου από PHA, όπως στην περίπτωση των μπουκαλιών νερού σημειώσεις Bio Based Press. Ωστόσο, δεδομένου ότι η παραγωγή του PHA είναι ακριβή, αναμιγνύεται επίσης με άμυλο και κυτταρίνη για να γίνει πιο οικονομικό. Αυτό έχει το πρόσθετο πλεονέκτημα της βελτίωσης του ρυθμού αποσύνθεσης σύμφωνα με το Dartmouth Undergraduate Journal of Science (DUJS).
- Βιοαποδόμηση: Μπορεί να είναι πλήρως κομποστοποιήσιμο σε περιβάλλοντα που είναι πλούσια σε μικρόβια και μύκητες, ιδιαίτερα στο έδαφος. Αυτά τα μικρόβια διασπούν το PHA με τη βοήθεια ενζύμων. Ο χρόνος που απαιτείται για την αποικοδόμηση εξαρτάται από τη συγκέντρωση των μικροβίων στο περιβάλλον.
- Το PHA χρειάζεται δύο μήνες για να αποσυντεθεί στις αυλές, σύμφωνα με το Bio Based Press.
- Ο ρυθμός αποσύνθεσης είναι πολύ πιο αργός στα θαλάσσια ύδατα όπου λιγότερο από το 50% διασπάται μετά από έξι μήνες προσθέτει το CalRecycle (σελ. 6). Το PHA πέρασε τη δοκιμή ASTM D7081 δείχνοντας 30% αποσύνθεση σε έξι μήνες (σελ. 7).
Πολυλακτιδικό Οξύ (PLA)
Το DUJS εξηγεί ότι το PLA είναι ένα θερμοπλαστικό που παράγεται μέσω ζύμωσης από βακτήρια. Τα PLA είναι στην πραγματικότητα μια μακριά αλυσίδα πολλών μορίων γαλακτικού οξέος. Εφόσον υπάρχουν πολλά φθηνά μέσα παραγωγής γαλακτικού οξέος, αυτά πρέπει μόνο να πολυμεριστούν ή να ενωθούν. Επομένως, το PLA είναι λιγότερο ακριβό από το PHA. Ωστόσο, το PLA είναι εύθραυστο και η εφαρμογή του είναι πιο περιορισμένη από το PHA. Οι κατασκευαστές ξεπερνούν αυτό το πρόβλημα συμπεριλαμβάνοντας πρόσθετα ή πολυμερή.
- Χρήσεις: Κατασκευάζεται σε σακούλες παντοπωλείου, συσκευασίες τροφίμων, μπουκάλια, φλιτζάνια και πιάτα. Δεδομένου ότι αποσυντίθεται καλά παρουσία οξέων, χρησιμοποιείται σε ορισμένες ιατρικές εφαρμογές όπως ιατρικά ράμματα και πλάκες, όπου διαλύεται μετά από 90 ημέρες, σημειώνει η έκθεση CIEC. Χρησιμοποιείται επίσης σε τρισδιάστατη εκτύπωση αντικειμένων.
- PLA και μείγματα πολυμερών: Το PHA μπορεί επίσης να αναμιχθεί με πολυμερή από ανανεώσιμες πηγές για να βελτιώσει τις ποιότητές του σύμφωνα με το DUJS.
- Βιοαποδόμηση: Το PLA δεν μπορεί να κομποστοποιηθεί εύκολα στην πίσω αυλή επειδή η θερμοκρασία και τα απαιτούμενα επίπεδα νερού δεν είναι διαθέσιμα σε αυτό το περιβάλλον.
- Το Το PLA μπορεί να πάρει έξι-12 μήνες για να αποικοδομηθεί στο έδαφος.
- Το PLA χρειάζεται τρεις-έξι μήνες για να υποβαθμιστεί σε εμπορικές εγκαταστάσεις, σημειώνει η World Centric.
- Όταν η αποσύνθεση γίνεται παρουσία οξυγόνου, τα τελικά προϊόντα είναι το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό.
- Εάν η υποβάθμιση του PLA συμβεί σε χώρους υγειονομικής ταφής χωρίς οξυγόνο, παράγει αέριο μεθάνιο που είναι 20 φορές πιο επιβλαβές για το περιβάλλον από ό,τι το διοξείδιο του άνθρακα δείχνει την απελευθέρωση της Αμερικανικής Χημικής Εταιρείας (σελ. 2).
- PLA δεν πέρασε τη δοκιμή ASTM D7081 καθώς μόνο το 3% αποσυντέθηκε σε θαλάσσια ύδατα μετά από έξι μήνες σύμφωνα με το CalRecycle (σελ. 7).
Δεδομένου ότι το PLA δεν αποσυντίθεται γρήγορα στο έδαφος ή στο θαλασσινό νερό, αυτό μπορεί να γίνει πρόβλημα όταν είναι σκουπισμένο.
Βιοδιασπώμενα πλαστικά με βάση τη βιομάζα
Τα πλαστικά με βάση τη βιομάζα είναι κατασκευασμένα από άμυλο και κυτταρίνη που λαμβάνεται από υπολείμματα καλλιεργειών καθώς και ξύλο από δέντρα.
Οξεική κυτταρίνη
Η οξική κυτταρίνη (CA) είναι ένα συνθετικό προϊόν που προέρχεται από κυτταρίνη που βρίσκεται σε κάθε μέρος ενός φυτού. Η κυτταρίνη χρησιμοποιείται επί του παρόντος από βαμβάκι, ξύλο και απόβλητα καλλιεργειών σύμφωνα με μια επιστημονική δημοσίευση του 2018. Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το σχηματισμό χυτευμένων στερεών πλαστικών, φίλτρων τσιγάρων, επικαλύψεων, φωτογραφικών μεμβρανών και φίλτρων. Το σελοφάν είναι ένα βιοδιασπώμενο φιλμ που παράγεται από κυτταρίνη. Υπάρχει συνεχής νέα έρευνα για την εύρεση νέων πλαστικών μεμβρανών από απορρίμματα και ξύλινα υλικά που είναι ανθεκτικά στο νερό και βιοαποδομήσιμα σύμφωνα με το Phys.org.
Biodegradability: Η έρευνα δείχνει ότι η CA υποβαθμίζεται και μειώνεται κατά 70% του βάρους της μετά από 18 μήνες στη φύση.
Άμυλο
Μια ανασκόπηση του 2017 σημειώνει ότι το άμυλο επεξεργάζεται με θερμότητα, νερό και πλαστικοποιητές για να παραχθεί ένα θερμοπλαστικό. Για τη βελτίωση της αντοχής του, συνδυάζεται με πληρωτικά από άλλα υλικά. Οι κύριες πηγές αμύλου είναι ο αραβόσιτος, το σιτάρι, η πατάτα και η μανιόκα. Αυτό το πλαστικό χρησιμοποιείται σε συσκευασίες, σακούλες και γεωργικές μεμβράνες σάπια φύλλα, επιτραπέζια σκεύη, γλάστρες και καλουπώνεται για την κατασκευή συσκευασιών και καταναλωτικών αγαθών. Θεωρείται ως εναλλακτική λύση για το πολυστυρένιο (PS) σύμφωνα με το Food Packaging Forum. Το άμυλο προστίθεται σε βιοδιασπώμενα και συμβατικά πλαστικά για να τα κάνει πιο βιοδιασπώμενα σημειώνει μια έκθεση Phys 2017.
Βιοαποδομησιμότητα: Τα πλαστικά με βάση το άμυλο μπορούν να είναι κομποστοποιήσιμα ή μόνο βιοδιασπώμενα. Οι κομποστοποιήσιμες παραλλαγές απαιτούν 90 ημέρες για να αποικοδομηθούν σε βιομηχανικές εγκαταστάσεις, ενώ οι βιοαποικοδομήσιμες χρειάζονται 100 ημέρες για να αποικοδομηθούν το 46% και έως και δύο χρόνια για να αποικοδομηθούν πλήρως.
Βιοδιασπώμενα πλαστικά με βάση ορυκτά καύσιμα
Σύμφωνα με τον Οδηγό Bioplastics, υπάρχουν μερικά νέα πλαστικά ορυκτών καυσίμων που μπορούν επίσης να είναι βιοδιασπώμενα. Τα πιο συνηθισμένα είναι το ηλεκτρικό πολυβουτυλένιο (PBS), η πολυκαπρολακτόνη (PCL), το τερεφθαλικό αδιπικό πολυβουτυρικό (PBAT) και η πολυβινυλική αλκοόλη (PVOH/PVA).
- PBATείναι ένα πολυμερές που παράγεται από παράγωγα ορυκτών καυσίμων και χρησιμοποιείται μερικές φορές σε συνδυασμό με άμυλο. Γίνονται προσπάθειες για την παραγωγή αυτού του πολυμερούς από ανανεώσιμες πηγές. Ο οδηγός βιοπλαστικών το βλέπει ως υποκατάστατο του LDPE και του HDPE. Χρησιμοποιείται για την κατασκευή σακουλών σκουπιδιών, μεμβρανών περιτυλίγματος, συσκευασιών μιας χρήσης και επιτραπέζιων σκευών (κύπελλα, πιάτα κ.λπ.). Δεν είναι μόνο βιοδιασπώμενο αλλά και κομποστοποιήσιμο.
- PCL είναι ένας συνθετικός πολυεστέρας που χρησιμοποιείται για την κατασκευή κομποστοποιήσιμων σακουλών, σε ιατρική εφαρμογή (ράμματα και ίνες), ως επιφανειακές επικαλύψεις, κόλλες για παπούτσια και δέρμα, και ενισχυτικά για παπούτσια και ορθοπεδικοί νάρθηκες. Αυτό το πλαστικό μπορεί να αποσυντεθεί από ζυμομύκητες. Περισσότερο από το 90% των μεμβρανών και το 40% του αφρού από αυτό το υλικό μπορεί να υποβαθμιστεί σε 15 ημέρες.
- PBS είναι μια ρητίνη που παράγεται από ορυκτά καύσιμα ή μπορεί επίσης να είναι βιοβασισμένη σύμφωνα με το Succinity (σελ. 1, 5). Μπορεί να συνδυαστεί με άλλα πολυμερή βιολογικής βάσης ή ίνες όπως η γιούτα για τη βελτίωση της ποιότητάς της. Το PBS χρησιμοποιείται για την κατασκευή συσκευασιών τροφίμων, ειδών σέρβις, γεωργικών φύλλων σάπια φύλλα, γλάστρες, προϊόντα υγιεινής όπως πάνες και δίχτυα ψαρέματος.
- PVOH είναι μια ρητίνη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή μεμβρανών συσκευασίας που μπορούν να αντικαταστήσουν το LDPE και το HDPE. Άλλες σημαντικές εφαρμογές του είναι ως επικαλύψεις και πρόσθετα για την παραγωγή χαρτιού και χαρτονιού σύμφωνα με το Food Packaging Forum.
Το
Το
Το
Το
Και τα τέσσερα πλαστικά με βάση ορυκτά καύσιμα βιοδιασπώνται σε τρεις μήνες στη βιομηχανική κομποστοποίηση, σε ένα χρόνο στην κομποστοποίηση στην αυλή και σε ένα έως δύο χρόνια σε χώμα/χωματερές σύμφωνα με το InnProBio (σελ. 4).
Ανακύκλωση και Κομποστοποίηση
Οι ιδιότητες των διαφόρων βιοαποδομήσιμων πλαστικών πρέπει να λαμβάνονται υπόψη για την επεξεργασία τους στο τέλος του κύκλου ζωής τους, προειδοποιεί η Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος (EPA).
- Το EPA εξηγεί ότι τα βιοδιασπώμενα πλαστικά δεν πρέπει να προστίθενται σε κάδους που ανακυκλώνουν συμβατικά πλαστικά καθώς είναι κατασκευασμένα από διαφορετικά υλικά. Αυτό ισχύει τόσο για τους τύπους βιολογικών καυσίμων όσο και για τους τύπους ορυκτών καυσίμων.
- Αν και τα πλαστικά επισημαίνονται ως βιοδιασπώμενα και κομποστοποιήσιμα, πολλά από αυτά μπορούν να αποικοδομηθούν μόνο υπό συνθήκες που είναι διαθέσιμες σε εμπορικές εγκαταστάσεις κομποστοποίησης. επικοινωνήστε με τα τοπικά γραφεία ανακύκλωσης για πληροφορίες σχετικά με την πλησιέστερη μονάδα κομποστοποίησης. Υπήρχαν μόνο 200 τέτοιες εγκαταστάσεις στις ΗΠΑ το 2017, επομένως αυτού του είδους τα κέντρα πρέπει να αυξηθούν.
- Επιβεβαιώστε ότι οι σακούλες μπορούν να κομποστοποιηθούν στο σπίτι ακολουθώντας τις οδηγίες του προϊόντος πριν τις προσθέσετε στους κάδους κομποστοποίησης.
- Η ανάκτηση υλικού από βιοδιασπώμενα πλαστικά δεν είναι δυνατή μέσω της ανακύκλωσης, λόγω έλλειψης εγκαταστάσεων.
Ο αποτελεσματικός διαχωρισμός, η συλλογή και η αποικοδόμηση είναι απαραίτητη για την αξιοποίηση των βιοαποικοδομήσιμων πλαστικών. Ελλείψει αυτού, τα περισσότερα από τα βιοδιασπώμενα πλαστικά καταλήγουν σε χωματερές.
Μέλλον των βιοδιασπώμενων πλαστικών
Η βιοαποικοδομήσιμη φύση των πλαστικών δεν μπορεί να λύσει το πρόβλημα της ρύπανσης από πλαστικό εάν δεν απορριφθούν σωστά. Είναι επίσης απαραίτητο η συμπεριφορά των καταναλωτών να παραμείνει εστιασμένη στη μείωση της κατανάλωσης ή στην ανακύκλωση πλαστικών για να επωφεληθεί από την αλλαγή από τα συμβατικά πλαστικά ορυκτών καυσίμων σε βιοαποδομήσιμα πλαστικά.
