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生物基塑料与可生物降解塑料是利于环保、可持续替代目前主要以石油为原料的传统塑料的新型材料。可降解可生物降解可堆肥等是人们在谈论这些材料时常涉及的术语,它们之间类似而又有所区别。

在设计一种新产品时,很重要的一点是要考虑其生态行为,这关系到其最终的处理方式。特别需要关注的是那些用于一次性包装和消费品的塑料。将这些材料设计成可以生物降解,并确保它们最终可以适当地系统处理掉,这样才有利于环保和生态。例如,将可生物降解塑料和废纸与其他有机可堆肥材料,如庭院废料、食物和农业废料等一起堆肥就可生成用量很大的富碳肥料(腐殖材料)。经肥料改良的土壤具有多种好处,由于提高了有机碳、水分和营养成份的含量,可降低化学品用量并抑制植物疾病。如今,人们越来越多地利用堆肥来维持农业系统的可持续发展。在许多国家,食品废料及其他生物废料单独收集,将其堆肥来生成良好的高价值的土壤改良材料,这些材料返回田间,维系碳循环。

在过去,聚合物被设计成不易降解的材料。如今,所面临的挑战是要设计出在使用过程中具有所需的功能,但在使用后可分解的聚合物。更重要的一点是,降解产物不能有毒,不能在环境中长期存在,而是能够像食物一样在一定的时间内由土壤微生物完全消化。为了确保巿场能够接受可生物降解产品,毫无疑问,只需证明这些材料在废料管理基础设施中在较短的几周时间内即可生物降解(更确切地说是这些材料可通过处理设施中存在的微生物酶消化/利用)。

但是,这些内容并不足以清楚地解释可降解可生物降解可堆肥塑料之间的差别。以下将做进一步的说明。

1)可降解塑料

可降解塑料包括可通过物理和生物因素(光或热,或微生物作用)降解的塑料。所谓的可氧降解(即在高温下由催化剂或活化剂加速降解)或可光降解淀粉聚乙烯塑料会产生一些环境问题。这些材料的降解速度不如可堆肥塑料快,还可能留下碎片。这些降解形成的憎水碎片具有很大的表面积,可能迁移到地下水和土壤中,在其表面上吸附并保留一些憎水的高毒性物质,如PCBDDT,使毒性物质含量高达背景含量的1百万倍,足以成为环境中毒性物质的输送系统。因此,必须确保产品在处理设施决定的极短的时间内可完全生物降解。

可降解、可生物降解与可堆肥的区别?

降解与生物降解

2)可生物降解塑料

可生物降解塑料是那些可以被处理系统中的微生物作为食物来获取能量(进入食物链)而完全消化的塑料。这种完全的微生物消化/利用的判定是通过测试试验塑料的碳元素经过细胞中发生的微生物过程是否可以完全转化成CO2来衡量。

3)可堆肥塑料

除了可通过微生物生物降解外,要把一种塑料称作可堆肥塑料还必须符合一个时间要求。例如,ASTM 6400(可堆肥塑料规范),ASTMD6868(用于纸张或其他可堆肥介质表面涂层的生物降解塑料规范)或EN 13432(可堆肥包装)标准中规定,这些材料在工业化堆肥环境中应在180天以内生物降解。工业化堆肥环境指规定温度约为60℃,并必须存在微生物。按照该定义,可堆肥塑料在残留物中不会留下存在时间长于约12周的碎片,不含重金属或有毒物质,并可维系植物的生命。

研究开发可完全生物降解的塑料是解决环境污染问题的有效途径。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种具有良好的热性能、机械性能和加工性能的生物降解脂肪族聚酯,研究PBS的生物降解性能对其作为环境友好材料的推广应用具有重要意义。堆肥法是近年发展起来的一种评价塑料生物降解性能的方法,其本质是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌和真菌等微生物,促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。此法用来评价塑料的生物降解性能快速有效、简单直观,并能在相当程度上反映出塑料在自然条件下的生物降解性。迄今,堆肥法已成为美国、日本和欧洲各国评价塑料生物降解性能的主要方法。国际上的堆肥化标准主要有ISO 14855ASTM D5338JIS K 6953DIN V54900,其中ISO 14855是最常用的一种:受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解和崩解能力的测定。采用测定二氧化碳释放量的方法。今用堆肥法研究PBS的生物降解性能,并进一步筛选出最有效降解PBS的微生物,对PBS的推广应用及其在特定微生物作用下的降解机理研究都具有重要的意义。



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始发于微信公众号:艾邦高分子

作者 ab