Bio-afbreekbare plastiek kan op bio- of fossielbrandstof gebaseer wees. Nuwe soorte plastiek is die afgelope paar jaar vervaardig om die plastiekbesoedelingsprobleem aan te spreek, deur die tyd wat nodig is om dit af te breek, te probeer verkort, veral in natuurlike toestande. Nie al die huidige bio-afbreekbare plastiek het egter hierdie doel bereik nie.
Definisie van bioafbreekbare plastiek
Bioafbreekbare plastiek is dié wat deur mikrobiese aksie afgebreek kan word om natuurlike eindprodukte, soos water en koolstofdioksied, binne 'n redelike tydperk te produseer. Die tyd wat nodig is om heeltemal te ontbind hang af van die materiaal, omgewingstoestande soos temperatuur en vog, en ligging van ontbinding volgens Biodegradable Products Institute (BPI bl. 2).
Komposteerbare plastiek is dié wat vinnig bioafbreek en in humus verander wat nie deur metale besmet is nie. Nie alle bioafbreekbare plastiek is komposteerbaar nie; net sommige is.
Materiale moet voldoen aan ASTM Spesifikasies D6400 of D6868 om bio-afbreekbaar en komposteerbaar op land genoem te word, en voldoen aan ASTM D7081 spesifikasies vir mariene omgewings. ASTM is 'n wêreldwye produkstandaardgroep.
Biogebaseerde poliesterplastiek wat bioafbreek
Plastiek wat van plante afkomstig is, word biogebaseerde plastiek genoem. Nie al hierdie is bioafbreekbaar nie; daar is byvoorbeeld biogebaseerde PET-bottels wat gemaak is om duursaam te wees. Die biogebaseerde plastiek wat bioafbreek, is gemaak van twee materiale: biomassa en polisters afkomstig van plante. Daar is twee soorte biogebaseerde polisters: polilaktiedsuur (PLA) en polihidroksielkanoaat (PHA).
Polyhidroksielkanoaat (PHA)
PHA word natuurlik deur bakterieë en geneties gemodifiseerde organismes (GMO)-plante geproduseer, maar daar is planne om produksie uit voedselafval te probeer. Polihidroksibutiraat of PHB is ook 'n soort PHA wat wyd gebruik word. PHA's is duur om te maak aangesien slegs beperkte hoeveelhede uit bakterieë geproduseer kan word.
- Gebruik:PHA's word gebruik as voedselomhulsels, koppies, borde, bedekking vir papier en karton, en 'baie mediese gebruike, insluitend hechtings, gaas en bedekkings vir medisyne' volgens 'n verslag deur die Sentrum vir Nywerheid en Onderwyssamewerking (CIEC-verslag). Dit kan die meeste van die belangrikste fossielbrandstofgebaseerde plastiektipes vervang wat tans gebruik word, soos PE, PS, PVC, en PET wys daarop Bio Based Press.
- PHA-gemengde stysel/selluloseplastiek: Sommige plastiekitems word geheel en al van PHA gemaak, soos in die geval van waterbottels se Bio Based Press. Aangesien produksie van PHA egter duur is, word dit ook met stysel en sellulose gemeng om dit meer ekonomies te maak. Dit het die bykomende voordeel dat dit die tempo van ontbinding verbeter volgens die Dartmouth Undergraduate Journal of Science (DUJS).
- Biodegradasie: Dit kan heeltemal komposteerbaar wees in omgewings wat ryk is aan mikrobes en swamme, veral grond. Hierdie mikrobes breek die PHA af met behulp van ensieme. Die tyd wat nodig is om af te breek, hang af van die konsentrasie mikrobes in die omgewing.
- PHA neem twee maande om in agterplase te ontbind, volgens Bio Based Press.
- Die tempo van ontbinding is baie stadiger in mariene waters waar minder as 50% na ses maande afgebreek word, voeg CalRecycle by (bl. 6). PHA het die ASTM D7081-toets geslaag deur 30% ontbinding in ses maande te toon (bl. 7).
Polylaktiedsuur (PLA)
Die DUJS verduidelik dat PLA 'n termoplast is wat gemaak word deur fermentasie deur bakterieë. PLA is eintlik 'n lang ketting van baie melksuurmolekules. Aangesien daar baie goedkoop maniere is om melksuur te vervaardig, hoef dit net gepolimeriseer of saamgevoeg te word. Daarom is PLA goedkoper as PHA. PLA is egter bros en die toepassing daarvan is meer beperk as PHA. Vervaardigers omseil hierdie probleem deur bymiddels of polimere in te sluit.
- Gebruik: Dit word gemaak in kruidenierswaresakke, voedselverpakkings, bottels, koppies en borde. Aangesien dit goed ontbind in die teenwoordigheid van sure, word dit in sommige mediese toepassings soos mediese hegtings en plate gebruik, waar dit na 90 dae oplos, volgens die CIEC-verslag. Dit word ook gebruik in 3-D druk van voorwerpe.
- PLA- en polimeermengsels: PHA kan ook met polimere van hernubare bronne gemeng word om die eienskappe daarvan volgens DUJS te verbeter.
- Biodegradasie: PLA kan nie maklik in die agterplaas gekomposteer word nie omdat temperatuur en watervlakke wat benodig word nie in hierdie omgewing beskikbaar is nie.
- PLA kan ses-12 maande neem om in grond af te breek.
- PLA neem drie-ses maande om in kommersiële fasiliteite af te breek, merk World Centric op.
- Wanneer ontbinding in die teenwoordigheid van suurstof plaasvind, is die eindprodukte koolstofdioksied en water.
- As PLA-afbraak in stortingsterreine sonder suurstof plaasvind, produseer dit metaangas wat 20 keer meer nadelig vir die omgewing is as wat koolstofdioksied uitwys na die vrystelling van die Amerikaanse Chemiese Vereniging (bl. 2).
- PLA het nie die ASTM D7081-toets geslaag nie aangesien slegs 3% in mariene waters na ses maande ontbind het volgens CalRecycle (bl. 7).
Aangesien PLA nie vinnig in grond of seewater ontbind nie, kan dit 'n probleem word wanneer dit gestrooi word.
Biomassa-gebaseerde bioafbreekbare plastiek
Biomassa-gebaseerde plastiek word gemaak van stysel en sellulose verkry uit oesreste sowel as hout van bome.
Sellulose Acetate
Sellulose-asetaat (CA) is 'n sintetiese produk wat afkomstig is van sellulose wat in elke deel van 'n plant voorkom. Sellulose word tans gebruik uit katoen, hout en gewasafval volgens 'n 2018 wetenskaplike publikasie. Dit kan gebruik word om gevormde soliede plastiek, sigaretfilters, bedekkings, fotografiese films en filters te vorm. Sellofaan is 'n bio-afbreekbare film wat uit sellulose vervaardig word. Daar is voortdurende nuwe navorsing om nuwe plastiekfilms van afvalgewasse en houtmateriaal te vind wat waterbestand en bioafbreekbaar is volgens Phys.org.
Biodegradeerbaarheid: Navorsing toon dat CA afbreek en met 70% van sy gewig verminder word na 18 maande in die natuur.
Stysel
A 2017-resensie merk op dat stysel met hitte, water en plastificeerders behandel word om 'n termoplastiek te produseer. Om sy sterkte te verbeter, word dit gekombineer met vullers gemaak van ander materiale. Die hoofbronne van stysel is mielies, koring, aartappels en maniok. Hierdie plastiek word gebruik in verpakking, sakke en landboudeklaagfilms, eetgerei, blompotte, en gevorm om verpakking en verbruikersgoedere te maak. Dit word beskou as 'n alternatief vir polistireen (PS) volgens Food Packaging Forum. Stysel word by biogebaseerde en konvensionele plastiek gevoeg om dit meer bioafbreekbare note te maak 'n 2017 Phys verslag.
Biodegradeerbaarheid: Styselgebaseerde plastiek kan komposteerbaar of slegs bioafbreekbaar wees. Komposeerbare variante benodig 90 dae om in industriële fasiliteite af te breek, terwyl die bioafbreekbares 100 dae benodig vir 46% om af te breek en tot twee jaar om heeltemal af te breek.
Fossielbrandstofgebaseerde bioafbreekbare plastiek
Volgens Bioplastics Guide is daar 'n paar nuwe fossielbrandstofplastiek wat ook bioafbreekbaar kan wees. Die algemeenste is Polibutileensuksinaat (PBS), Polikaprolaktoon (PCL), Polibutiraatadipaattereftalaat (PBAT) en Polivinielalkohol (PVOH/PVA).
- PBATis 'n polimeer wat uit fossielbrandstofderivate vervaardig word en soms in kombinasie met stysel gebruik word. Daar word gepoog om hierdie polimeer uit hernubare bronne te vervaardig. Bioplastiese gids sien dit as 'n plaasvervanger vir LDPE en HDPE. Dit word gebruik om vullissakke, toedraaifilms, weggooibare verpakking en eetgerei (koppies, skottelgoed, ens.) te maak. Dit is nie net bioafbreekbaar nie, maar ook komposteerbaar.
- PCL is 'n sintetiese poliëster wat gebruik word om komposteerbare sakke te maak, in mediese toepassings (hegtings en vesels), as oppervlakbedekkings, kleefmiddels vir skoene en leer, en verstywers vir skoene en ortopediese spalke. Hierdie plastiek kan deur giste ontbind word. Meer as 90% van films, en 40% van skuim gemaak van hierdie materiaal kan binne 15 dae afgebreek word.
- PBS is 'n hars wat uit fossielbrandstowwe vervaardig word of kan ook volgens Succinity bio-gebaseerd wees (bl. 1, 5). Dit kan gekombineer word met ander biogebaseerde polimere of vesels soos jute om die kwaliteit daarvan te verbeter. PBS word gebruik om voedselverpakking, diensware, landboudekplate, plantpotte, higiëneprodukte soos doeke en visnette te maak.
- PVOH is 'n hars wat gebruik kan word om verpakkingsfilms te maak wat LDPE en HDPE kan vervang. Die ander belangrike toepassings daarvan is as bedekkings en bymiddels vir papier- en kartonproduksie volgens Food Packaging Forum.
Al vier fossielbrandstofgebaseerde plastiek breek in drie maande in industriële kompos af, in een jaar in agterplaaskompos en in een tot twee jaar in grond/stortingsterreine volgens InnProBio (bl. 4).
Herwinning en kompos
Eienskappe van die verskillende bio-afbreekbare plastiek moet in gedagte gehou word om dit aan die einde van hul lewensiklus te behandel, waarsku die Environmental Protection Agency (EPA).
- EPA verduidelik dat bioafbreekbare plastiek nie by dromme gevoeg moet word wat konvensionele plastiek herwin nie, aangesien dit van verskillende materiale gemaak is. Dit is waar vir beide die biogebaseerde en die fossielbrandstoftipes.
- Al word plastiek as bioafbreekbaar en komposteerbaar gemerk, kan baie van hulle slegs in toestande wat by kommersiële komposfasiliteite beskikbaar is, afbreek; kontak plaaslike herwinningsagentskappe vir inligting oor die naaste komposaanleg. Daar was net 200 sulke fasiliteite in die VSA in 2017, so hierdie soort sentrums moet vergroot word.
- Bevestig dat sakke by die huis komposteerbaar is deur produkinstruksies te volg voordat dit by die komposbakke gevoeg word.
- Herwinning van materiaal van bioafbreekbare plastiek is nie moontlik deur herwinning nie, weens 'n gebrek aan fasiliteite.
Doeltreffende segregasie, versameling en afbraak is nodig om voordeel te trek uit die biogebaseerde en bioafbreekbare plastiek. In sy afwesigheid beland die meeste van die bioafbreekbare plastiek in stortingsterreine.
Toekoms van bioafbreekbare plastiek
Die bioafbreekbare aard van plastiek kan nie die probleem van plastiekbesoedeling oplos as dit nie behoorlik weggedoen word nie. Dit is ook steeds nodig dat verbruikersgedrag gefokus bly op die vermindering van verbruik of herwinning van plastiek om voordeel te trek uit die verandering van konvensionele fossielbrandstofplastiek na bioafbreekbare plastiek.
