Biolagunevad plastid võivad olla biopõhised või fossiilkütustel põhinevad. Viimastel aastatel on plastireostuse probleemi lahendamiseks toodetud uut tüüpi plasti, püüdes lühendada nende lagunemiseks kuluvat aega, eriti looduslikes tingimustes. Kuid mitte kõik praegused biolagunevad plastid pole seda eesmärki saavutanud.
Biolagunevate plastide määratlus
Biolagunevad plastid on need, mis võivad mikroobide toimel laguneda, et saada mõistliku aja jooksul looduslikke lõpptooteid, nagu vesi ja süsinikdioksiid. Täielikuks lagunemiseks kuluv aeg sõltub materjalist, keskkonnatingimustest (nt temperatuur ja niiskus) ning lagunemise asukohast vastav alt Biolagunevate Toodete Instituudi andmetele (BPI lk 2).
Komposteeritavad plastid on need, mis biolagunevad kiiresti ja muutuvad huumuseks, mis ei ole metallidega saastunud. Kõik biolagunevad plastid ei ole kompostitavad; ainult mõned on.
Materjalid peavad vastama ASTM-i spetsifikatsioonidele D6400 või D6868, et neid saaks nimetada maismaal biolagunevateks ja kompostitavateks, ning need peavad vastama ASTM D7081 spetsifikatsioonidele merekeskkonnas. ASTM on ülemaailmne tootestandardite grupp.
Biopõhised polüesterplastid, mis biolagunevad
Taimedest saadud plastmassi nimetatakse biopõhisteks plastideks. Kõik need ei ole biolagunevad; Näiteks on biopõhiseid PET-pudeleid, mis on valmistatud vastupidavaks. Biolagunevad biopõhised plastid on valmistatud kahest materjalist: biomassist ja taimedest saadud polüstritest. Biopõhiseid polüestreid on kahte tüüpi: polülaktiidhape (PLA) ja polühüdroksüalkanoaat (PHA).
Polühüdroksüalkanoaat (PHA)
PHA-d toodavad looduslikult bakterid ja geneetiliselt muundatud organismide (GMO) taimed, kuid plaanis on proovida ka toidujäätmetest tootmist. Polühüdroksübutüraat ehk PHB on samuti omamoodi PHA, mida kasutatakse laialdaselt. PHA-de valmistamine on kallis, kuna bakteritest saab toota vaid piiratud koguses.
- Kasutusalad:PHA-sid kasutatakse toidukilede, tasside, taldrikute, paberi ja papi kattena ning „paljudel meditsiinilistel eesmärkidel, sealhulgas õmblusniidid, marlid ja ravimite katted” Tööstus- ja hariduskoostöö keskuse (CIEC raport) aruande kohaselt. See võib asendada enamiku praegu kasutatavatest fossiilkütustel põhinevatest plastitüüpidest, nagu PE, PS, PVC ja PET, märgib Bio Based Press.
- PHA-ga segatud tärklis/tselluloosplast: Mõned plastesemed on valmistatud täielikult PHA-st, nagu veepudelite puhul märgib Bio Based Press. Kuna aga PHA tootmine on kallis, segatakse seda ökonoomsemaks muutmiseks ka tärklise ja tselluloosiga. Selle lisaeeliseks on lagunemiskiiruse parandamine vastav alt Dartmouthi teadusajakirjale (DUJS).
- Biolagunemine: See võib olla täielikult kompostitav mikroobide ja seente rikkas keskkonnas, eriti pinnases. Need mikroobid lagundavad PHA-d ensüümide abil. Lagunemiseks kuluv aeg sõltub mikroobide kontsentratsioonist keskkonnas.
- Bio Based Pressi andmetel kulub PHA-l tagaaedades lagunemiseks kaks kuud.
- Lagunemiskiirus on palju aeglasem merevetes, kus kuue kuu pärast laguneb vähem kui 50%, lisab CalRecycle (lk 6). PHA läbis ASTM D7081 testi, näidates 30% lagunemist kuue kuu jooksul (lk 7).
Polülaktiidhape (PLA)
DUJS selgitab, et PLA on termoplast, mis on valmistatud bakterite kääritamise teel. PLA on tegelikult pikk ahel paljudest piimhappemolekulidest. Kuna piimhappe tootmiseks on palju odavaid vahendeid, tuleb need ainult polümeriseerida või ühendada. Seetõttu on PLA odavam kui PHA. Kuid PLA on habras ja selle kasutamine on piiratum kui PHA. Tootjad saavad sellest probleemist mööda, lisades lisaaineid või polümeere.
- Kasutusalad: Sellest valmistatakse toidukotte, toidupakendeid, pudeleid, tasse ja taldrikuid. Kuna see laguneb hästi hapete juuresolekul, kasutatakse seda mõnedes meditsiinilistes rakendustes, nagu meditsiinilised õmblused ja plaadid, kus see lahustub 90 päeva pärast, märgib CIEC aruanne. Seda kasutatakse ka objektide 3D-printimisel.
- PLA ja polümeeride segud: PHA-d saab DUJS-i järgi selle omaduste parandamiseks segada ka taastuvatest allikatest pärit polümeeridega.
- Biolagunemine: PLA-d ei saa koduaias lihts alt kompostida, kuna selles keskkonnas pole vajalikku temperatuuri ja veetaset saada.
- PLA lagunemine pinnases võib kesta kuus–12 kuud.
- PLA lagunemiseks kaubanduslikes rajatistes kulub kolm kuus kuud, märgib World Centric.
- Kui lagunemine toimub hapniku juuresolekul, on lõppproduktideks süsinikdioksiid ja vesi.
- Kui PLA lagunemine toimub prügilates ilma hapnikuta, tekitab see metaani, mis on 20 korda kahjulikum keskkonnale kui süsinikdioksiid viitab Ameerika Keemiaühingu eraldumisele (lk 2).
- PLA ei läbinud ASTM D7081 testi, kuna CalRecycle'i andmetel lagunes kuue kuu pärast merevetes vaid 3% (lk 7).
Kuna PLA ei lagune pinnases ega merevees kiiresti, võib see risustamise korral muutuda probleemiks.
Biomassil põhinevad biolagunevad plastid
Biomassil põhinevad plastid on valmistatud tärklisest ja tselluloosist, mis on saadud põllukultuuride jääkidest, aga ka puude puidust.
Tselluloosatsetaat
Tselluloosatsetaat (CA) on sünteetiline toode, mis saadakse tselluloosist, mida leidub taime igas osas. 2018. aasta teaduspublikatsiooni kohaselt kasutatakse tselluloosi praegu puuvillast, puidust ja põllukultuuride jäätmetest. Seda saab kasutada vormitud tahke plasti, sigaretifiltrite, kattekihtide, fotofilmide ja filtrite moodustamiseks. Tsellofaan on tselluloosist toodetud biolagunev kile. Käimas on uued uuringud, et leida põllukultuuridest ja puitmaterjalidest uusi plastkilesid, mis on Phys.org andmetel veekindlad ja biolagunevad.
Biolagunevus: Uuringud näitavad, et CA laguneb ja väheneb 70% oma kaalust pärast 18 kuud looduses viibimist.
Tärklis
A 2017. aasta ülevaates märgitakse, et tärklist töödeldakse termoplasti saamiseks kuumuse, vee ja plastifikaatoritega. Tugevuse parandamiseks kombineeritakse seda muudest materjalidest valmistatud täiteainetega. Peamised tärklise allikad on mais, nisu, kartul ja maniokk. Seda plasti kasutatakse pakendites, kottides ja põllumajanduslikes multšikiledes, lauanõudes, lillepottides ning vormitakse pakendite ja tarbekaupade valmistamiseks. Food Packaging Forumi andmetel peetakse seda polüstüreeni (PS) alternatiiviks. 2017. aasta füüsikaaruanne märgib, et biopõhistele ja tavapärastele plastidele lisatakse tärklist, et muuta need biolagunevamaks.
Biolagunevus: tärklisepõhised plastid võivad olla kompostitavad või ainult biolagunevad. Kompostitavad variandid vajavad tööstusrajatistes lagunemiseks 90 päeva, samas kui biolagunevate variantide puhul kulub 46% lagunemiseks 100 päeva ja täielikuks lagunemiseks kuni kaks aastat.
Fossiilkütustel põhinevad biolagunevad plastid
Vastav alt Bioplastics Guide'ile on mõned uued fossiilkütustel kasutatavad plastid, mis võivad samuti olla biolagunevad. Levinumad on polübutüleensuktsinaat (PBS), polükaprolaktoon (PCL), polübutüraatadipaattereftalaat (PBAT) ja polüvinüülalkohol (PVOH/PVA).
- PBATon polümeer, mida toodetakse fossiilkütuste derivaatidest ja mida kasutatakse mõnikord koos tärklisega. Tehakse jõupingutusi selle polümeeri tootmiseks taastuvatest allikatest. Bioplasti juhend näeb seda LDPE ja HDPE asendajana. Sellest valmistatakse prügikotte, pakkekilesid, ühekordseid pakendeid ja lauanõusid (tassid, nõud jne). See pole mitte ainult biolagunev, vaid ka kompostitav.
- PCL on sünteetiline polüester, mida kasutatakse kompostitavate kottide valmistamiseks meditsiinis (õmblused ja kiud), pinnakattena, kingade ja naha liimidena ning jalanõude ja jalatsite jäigastajatena. ortopeedilised lahased. Seda plastikut võivad pärmseened lagundada. Rohkem kui 90% sellest materjalist kiledest ja 40% vahtplastist laguneb 15 päevaga.
- PBS on fossiilkütustest toodetud vaik või võib vastav alt Succinityle olla ka biopõhine (lk 1, 5). Seda saab selle kvaliteedi parandamiseks kombineerida teiste biopõhiste polümeeride või kiududega, nagu džuut. PBS-i kasutatakse toidupakendite, teenindusnõude, põllumajanduslike multšilehtede, taimepottide, hügieenitoodete, nagu mähkmete ja kalavõrkude valmistamiseks.
- PVOH on vaik, millest saab valmistada LDPE-d ja HDPE-d asendavaid pakkekilesid. Vastav alt Food Packaging Forumile on selle teised olulised rakendused katete ja lisanditena paberi ja papi tootmisel.
Kõik neli fossiilkütusel põhinevat plastikut lagunevad tööstuslikul kompostimisel kolme kuuga, koduaias kompostimisel ühe aastaga ja InnProBio järgi ühe kuni kahe aastaga pinnases/prügilatel (lk 4).
Taaskasutus ja kompostimine
Erinevate biolagunevate plastide omadusi tuleb meeles pidada, et neid nende olelusringi lõpus töödelda, hoiatab Keskkonnakaitseagentuur (EPA).
- EPA selgitab, et biolagunevat plastikut ei tohiks lisada prügikastidesse, mis taaskasutavad tavalisi plastmassi, kuna need on valmistatud erinevatest materjalidest. See kehtib nii biopõhiste kui ka fossiilkütuste tüüpide kohta.
- Kuigi plast on märgitud biolagunevaks ja kompostitavaks, võivad paljud neist laguneda ainult kaubanduslikes kompostimisrajatistes saadaolevates tingimustes; lähima kompostitehase kohta teabe saamiseks võtke ühendust kohalike ringlussevõtu agentuuridega. 2017. aastal oli USA-s vaid 200 sellist rajatist, seega tuleb selliseid keskusi suurendada.
- Kinnitage, et kotid oleksid kodus kompostitavad, järgides toote juhiseid, enne kui need kompostikastidesse lisate.
- Materiaali taaskasutamine biolagunevast plastist ei ole ruumide puudumise tõttu võimalik ringlussevõtuga.
Tõhus eraldamine, kogumine ja lagundamine on vajalik, et kasutada ära biopõhiste ja biolagunevate plastide eeliseid. Selle puudumisel satub suurem osa biolagunevast plastist prügilasse.
Biolagunevate plastide tulevik
Plasti biolagunev olemus ei suuda plastireostuse probleemi lahendada, kui neid ei kõrvaldata nõuetekohaselt. Tarbijakäitumine on endiselt vajalik, et keskenduda tarbimise vähendamisele või plasti ringlussevõtule, et saada kasu üleminekust tavapäraselt fossiilkütusel kasutatav alt plastilt biolagunevale plastile.
