Biorazgradljiva plastika je lahko na biološki osnovi ali na osnovi fosilnih goriv. V zadnjih letih so bile proizvedene nove vrste plastike za reševanje problema onesnaževanja s plastiko, tako da so poskušali skrajšati čas, potreben za njeno razgradnjo, zlasti v naravnih razmerah. Vendar vsa trenutna biorazgradljiva plastika ni dosegla tega cilja.
Opredelitev biorazgradljive plastike
Biorazgradljiva plastika je tista, ki jo je mogoče v razumnem času razgraditi z delovanjem mikrobov in proizvesti naravne končne izdelke, kot sta voda in ogljikov dioksid. Čas, potreben za popolno razgradnjo, je odvisen od materiala, okoljskih pogojev, kot sta temperatura in vlaga, ter lokacije razgradnje po podatkih Inštituta za biorazgradljive izdelke (BPI, stran 2).
Kompostabilna plastika je tista, ki se biološko hitro razgradi in spremeni v humus, ki ni onesnažen s kovinami. Vse biološko razgradljive plastike ni mogoče kompostirati; le nekateri so.
Materiali morajo izpolnjevati specifikacije ASTM D6400 ali D6868, da se imenujejo biološko razgradljivi in primerni za kompostiranje na kopnem, ter izpolnjevati specifikacije ASTM D7081 za morsko okolje. ASTM je svetovna skupina za standarde izdelkov.
Biološko razgradljiva poliestrska plastika
Plastika, pridobljena iz rastlin, se imenuje bioplastika. Vsi ti niso biorazgradljivi; na primer, obstajajo plastenke PET na biološki osnovi, ki so narejene tako, da so trpežne. Biološko razgradljiva plastika je izdelana iz dveh materialov: biomase in poliestra, pridobljenega iz rastlin. Obstajata dve vrsti bioloških poliestrov: polilaktidna kislina (PLA) in polihidroksialkanoat (PHA).
Polihidroksialkanoat (PHA)
PHA naravno proizvajajo bakterije in rastline z gensko spremenjenimi organizmi (GSO), vendar obstajajo načrti za poskus proizvodnje iz živilskih odpadkov. Polihidroksibutirat ali PHB je tudi vrsta PHA, ki se pogosto uporablja. Izdelava PHA je draga, saj je iz bakterij mogoče proizvesti le omejene količine.
- Uporabe:PHA se uporabljajo kot ovoji za živila, skodelice, krožniki, premazi za papir in karton ter za 'številne medicinske namene, vključno s šivi, gazami in premazi za zdravila' glede na poročilo Centra za sodelovanje industrije in izobraževanja (poročilo CIEC). Lahko nadomesti večino glavnih vrst plastike na osnovi fosilnih goriv, ki se trenutno uporabljajo, kot so PE, PS, PVC in PET, poudarja Bio Based Press.
- Plastični izdelki iz škroba in celuloze z mešanico PHA:Nekateri plastični predmeti so v celoti narejeni iz PHA, kot v primeru steklenic za vodo, ugotavlja Bio Based Press. Ker pa je proizvodnja PHA draga, jo tudi zmešajo s škrobom in celulozo, da postane bolj ekonomična. To ima dodatno prednost izboljšanja stopnje razgradnje glede na Dartmouth Undergraduate Journal of Science (DUJS).
- Biorazgradnja: Lahko se popolnoma kompostira v okoljih, ki so bogata z mikrobi in glivami, zlasti v zemlji. Ti mikrobi razgradijo PHA s pomočjo encimov. Čas, potreben za razgradnjo, je odvisen od koncentracije mikrobov v okolju.
- PHA potrebuje dva meseca, da se razgradi na dvoriščih, poroča Bio Based Press.
- Hitrost razgradnje je veliko počasnejša v morskih vodah, kjer se po šestih mesecih razgradi manj kot 50 %, dodaja CalRecycle (str. 6). PHA je prestala test ASTM D7081 in pokazala 30-odstotno razgradnjo v šestih mesecih (str. 7).
Polilaktidna kislina (PLA)
DUJS pojasnjuje, da je PLA termoplast, izdelan s fermentacijo bakterij. PLA je pravzaprav dolga veriga številnih molekul mlečne kisline. Ker obstaja veliko poceni načinov za proizvodnjo mlečne kisline, jih je treba le polimerizirati ali spojiti. Zato je PLA cenejši od PHA. Vendar je PLA krhek in njegova uporaba je bolj omejena kot PHA. Proizvajalci se tej težavi izognejo z dodatki ali polimeri.
- Uporaba: Izdelujejo ga v vrečke za živila, embalažo za hrano, steklenice, skodelice in krožnike. Ker se dobro razgradi v prisotnosti kislin, se uporablja v nekaterih medicinskih aplikacijah, kot so medicinski šivi in ploščice, kjer se raztopi po 90 dneh, ugotavlja poročilo CIEC. Uporablja se tudi pri 3-D tiskanju predmetov.
- PLA in polimerne mešanice: PHA je mogoče mešati tudi s polimeri iz obnovljivih virov za izboljšanje njegove kakovosti v skladu z DUJS.
- Biorazgradnja: PLA ni mogoče zlahka kompostirati na dvorišču, ker v tem okolju nista na voljo zahtevana temperatura in nivo vode.
- PLA lahko traja šest do 12 mesecev, da se razgradi v tleh.
- Razgradnja PLA v komercialnih objektih traja tri do šest mesecev, ugotavlja World Centric.
- Ko pride do razgradnje v prisotnosti kisika, sta končna produkta ogljikov dioksid in voda.
- Če pride do razgradnje PLA na odlagališčih brez kisika, nastane plin metan, ki je 20-krat bolj škodljiv za okolje kot ogljikov dioksid, kaže objava Ameriškega kemijskega združenja (str. 2).
- PLA ni prestal testa ASTM D7081, saj se je po CalRecycle (str. 7) v morskih vodah po šestih mesecih razgradil samo 3 %.
Ker se PLA v zemlji ali morski vodi ne razgradi hitro, lahko to postane težava, če se smeti.
Biorazgradljiva plastika na osnovi biomase
Plastika na osnovi biomase je narejena iz škroba in celuloze, pridobljenih iz ostankov pridelka, pa tudi iz lesa dreves.
celulozni acetat
Celulozni acetat (CA) je sintetični izdelek, pridobljen iz celuloze, ki jo najdemo v vsakem delu rastline. Glede na znanstveno publikacijo iz leta 2018 se celuloza trenutno uporablja iz bombaža, lesa in odpadkov pridelkov. To se lahko uporablja za oblikovanje trdne plastike, cigaretnih filtrov, premazov, fotografskih filmov in filtrov. Celofan je biorazgradljiva folija, izdelana iz celuloze. V teku so nove raziskave za iskanje novih plastičnih filmov iz odpadnih pridelkov in lesnega materiala, ki so vodoodporni in biološko razgradljivi glede na Phys.org.
Biorazgradljivost: Raziskave kažejo, da se CA razgradi in zmanjša za 70 % svoje teže po 18 mesecih v naravi.
Škrob
Recenzija iz leta 2017 ugotavlja, da je škrob obdelan s toploto, vodo in mehčali, da se proizvede termoplast. Za izboljšanje njegove trdnosti se kombinira s polnili iz drugih materialov. Glavni viri škroba so koruza, pšenica, krompir in kasava. Ta plastika se uporablja v embalaži, vrečah in folijah za mulčenje v kmetijstvu, namiznem priboru, cvetličnih lončkih ter oblikovana za izdelavo embalaže in potrošniškega blaga. V skladu s forumom Food Packaging Forum velja za alternativo polistirenu (PS). Škrob je dodan biološki in običajni plastiki, da postane bolj biološko razgradljiva, ugotavlja poročilo Phys 2017.
Biorazgradljivost: Plastika na osnovi škroba je lahko kompostna ali samo biorazgradljiva. Kompostne različice potrebujejo 90 dni za razgradnjo v industrijskih obratih, medtem ko biorazgradljive potrebujejo 100 dni za 46 % razgradnjo in do dve leti za popolno razgradnjo.
Biorazgradljiva plastika na osnovi fosilnih goriv
V skladu z Vodnikom po bioplastiki obstaja nekaj novih plastik na fosilna goriva, ki so prav tako lahko biorazgradljive. Najpogostejši so polibutilen sukcinat (PBS), polikaprolakton (PCL), polibutirat adipat tereftalat (PBAT) in polivinil alkohol (PVOH/PVA).
- PBATje polimer, ki se proizvaja iz derivatov fosilnih goriv in se včasih uporablja v kombinaciji s škrobom. Prizadevanja so za proizvodnjo tega polimera iz obnovljivih virov. Vodnik po bioplastiki jo vidi kot nadomestek za LDPE in HDPE. Uporablja se za izdelavo vrečk za smeti, ovojnih folij, embalaže za enkratno uporabo in namiznega pribora (skodelice, posode itd.). Ni le biološko razgradljiv, ampak ga je mogoče tudi kompostirati.
- PCL je sintetični poliester, ki se uporablja za izdelavo vrečk za kompostiranje, v medicini (šivi in vlakna), kot površinski premazi, lepila za čevlje in usnje ter ojačitve za čevlje in ortopedske opornice. To plastiko lahko razgradijo kvasovke. Več kot 90 % folij in 40 % pene iz tega materiala se lahko razgradi v 15 dneh.
- PBS je smola, proizvedena iz fosilnih goriv ali pa je lahko tudi na biološki osnovi glede na Succinity (str. 1, 5). Lahko se kombinira z drugimi biološkimi polimeri ali vlakni, kot je juta, da izboljša njegovo kakovost. PBS se uporablja za izdelavo embalaže za hrano, servisnega pribora, kmetijskih zastirnih plošč, lončkov za rastline, higienskih izdelkov, kot so plenice, in ribiških mrež.
- PVOH je smola, ki se lahko uporablja za izdelavo embalažnih folij, ki lahko nadomestijo LDPE in HDPE. Njegove druge pomembne aplikacije so premazi in dodatki za proizvodnjo papirja in kartona v skladu s Food Packaging Forum.
Vse štiri plastike na osnovi fosilnih goriv se biorazgradijo v treh mesecih pri industrijskem kompostiranju, v enem letu pri kompostiranju na dvorišču in v enem do dveh letih v zemlji/odlagališčih glede na InnProBio (str. 4).
Reciklaža in kompostiranje
Upoštevati je treba lastnosti različnih biorazgradljivih plastičnih mas, da jih obdelamo ob koncu njihovega življenjskega cikla, opozarja Agencija za varstvo okolja (EPA).
- EPA pojasnjuje, da biološko razgradljive plastike ne bi smeli dodajati v smetnjake, ki reciklirajo običajno plastiko, saj so izdelane iz različnih materialov. To velja tako za biogoriva kot za fosilna goriva.
- Čeprav je plastika označena kot biološko razgradljiva in primerna za kompostiranje, se mnoga od njih lahko razgradi samo v pogojih, ki so na voljo v komercialnih obratih za kompostiranje; za informacije o najbližji kompostarni se obrnite na lokalne agencije za recikliranje. Leta 2017 je bilo v ZDA le 200 takšnih centrov, zato je treba tovrstne centre povečati.
- Potrdite, da je vrečke mogoče kompostirati doma, tako da sledite navodilom izdelka, preden jih dodate v kompostne zabojnike.
- Predelava materiala iz biološko razgradljive plastike ni mogoča z recikliranjem zaradi pomanjkanja zmogljivosti.
Učinkovito ločevanje, zbiranje in razgradnja so nujni, če želimo izkoristiti biološko razgradljivo plastiko. Če je ni, večina biološko razgradljive plastike konča na odlagališčih.
Prihodnost biorazgradljive plastike
Biološko razgradljiva narava plastike ne more rešiti problema plastičnega onesnaževanja, če ni pravilno odložena. Prav tako je še vedno potrebno, da se vedenje potrošnikov osredotoči na zmanjševanje porabe ali recikliranje plastike, da bi imeli koristi od prehoda s konvencionalne plastike na fosilna goriva na biorazgradljivo plastiko.
