Maselele plastice biodegradabile pot fi pe bază de biocombustibili sau combustibili fosili. În ultimii ani au fost produse noi tipuri de materiale plastice pentru a aborda problema poluării cu plastic, încercând să scurteze timpul necesar pentru degradarea acestora, mai ales în condiții naturale. Cu toate acestea, nu toate materialele plastice biodegradabile actuale au atins acest scop.
Definiția materialelor plastice biodegradabile
Masele plastice biodegradabile sunt cele care pot fi degradate prin acțiunea microbiană pentru a produce produse finite naturale, cum ar fi apa și dioxidul de carbon, într-o perioadă rezonabilă de timp. Timpul necesar pentru a se descompune complet depinde de material, de condițiile de mediu, cum ar fi temperatura și umiditatea, precum și de locul de descompunere în conformitate cu Institutul pentru Produse Biodegradabile (BPI pag. 2).
Plasticele compostabile sunt cele care se biodegradează rapid și se transformă în humus care nu este contaminat de metale. Nu toate materialele plastice biodegradabile sunt compostabile; doar unii sunt.
Materialele trebuie să îndeplinească specificațiile ASTM D6400 sau D6868 pentru a fi numite biodegradabile și compostabile pe uscat și să îndeplinească specificațiile ASTM D7081 pentru mediile marine. ASTM este un grup mondial de standarde de produse.
Mase plastice poliester pe bază de biodegradare
Plasticele care sunt derivate din plante se numesc plastice biobazate. Nu toate acestea sunt biodegradabile; de exemplu, există sticle din PET pe bază de bio, făcute pentru a fi durabile. Materialele plastice biodegradabile sunt realizate din două materiale: biomasă și polisteri derivați din plante. Există două tipuri de polisteri pe bază de bio: acid polilactid (PLA) și polihidroxialcanoat (PHA).
Polihidroxialcanoat (PHA)
PHA este produsă în mod natural de bacterii și plante cu organisme modificate genetic (OMG), dar există planuri de a încerca producția din deșeuri alimentare. Polihidroxibutiratul sau PHB este, de asemenea, un fel de PHA care este utilizat pe scară largă. PHA-urile sunt scumpe de făcut, deoarece numai cantități limitate pot fi produse din bacterii.
- Utilizări:PHA-urile sunt folosite ca ambalaje alimentare, pahare, farfurii, acoperire pentru hârtie și carton și „multe utilizări medicale, inclusiv suturi, tifon și acoperiri pentru medicamente” conform unui raport al Centrului de Colaborare pentru Industrie și Educație (raport CIEC). Poate înlocui majoritatea tipurilor de plastic pe bază de combustibili fosili utilizate în prezent, cum ar fi PE, PS, PVC și PET subliniază Bio Based Press.
- Mase plastice amidon/celuloză amestecate cu PHA: Unele articole din plastic sunt realizate în întregime din PHA, ca în cazul sticlelor de apă notează Bio Based Press. Cu toate acestea, deoarece producția de PHA este costisitoare, acesta este, de asemenea, amestecat cu amidon și celuloză pentru a o face mai economică. Acest lucru are avantajul suplimentar de a îmbunătăți viteza de descompunere conform Dartmouth Undergraduate Journal of Science (DUJS).
- Biodegradare: Poate fi complet compostabil în medii care sunt bogate în microbi și ciuperci, în special în sol. Acești microbi descompun PHA cu ajutorul enzimelor. Timpul necesar pentru degradare depinde de concentrația microbilor din mediu.
- PHA durează două luni pentru a se descompune în curte, potrivit Bio Based Press.
- Rata de descompunere este mult mai lentă în apele marine unde mai puțin de 50% este defalcat după șase luni, adaugă CalRecycle (pag. 6). PHA a trecut testul ASTM D7081 arătând o descompunere de 30% în șase luni (pag. 7).
Acid polilactidic (PLA)
DUJS explică că PLA este un termoplastic produs prin fermentare de către bacterii. PLA sunt de fapt un lanț lung de multe molecule de acid lactic. Deoarece există multe mijloace ieftine de producere a acidului lactic, acestea trebuie doar polimerizate sau îmbinate. Prin urmare, PLA este mai puțin costisitor decât PHA. Cu toate acestea, PLA este fragil și aplicarea sa este mai restrânsă decât PHA. Producătorii rezolvă această problemă incluzând aditivi sau polimeri.
- Utilizări: Se transformă în pungi de băcănie, ambalaje pentru alimente, sticle, cești și farfurii. Deoarece se descompune bine în prezența acizilor, este utilizat în unele aplicații medicale, cum ar fi suturile și plăcile medicale, unde se dizolvă după 90 de zile notează raportul CIEC. Este, de asemenea, utilizat în imprimarea 3-D a obiectelor.
- PLA și amestecuri de polimeri: PHA poate fi, de asemenea, amestecat cu polimeri din surse regenerabile pentru a-și îmbunătăți calitățile conform DUJS.
- Biodegradare: PLA nu poate fi compostat ușor în curtea din spate, deoarece temperatura și nivelurile de apă necesare nu sunt disponibile în acest mediu.
- PLA poate dura șase-12 luni pentru a se degrada în sol.
- PLA durează trei-șase luni pentru a se degrada în unitățile comerciale, notează World Centric.
- Când are loc descompunerea în prezența oxigenului, produșii finali sunt dioxid de carbon și apă.
- Dacă degradarea PLA are loc în gropile de gunoi fără oxigen, acesta produce gaz metan care este de 20 de ori mai dăunător pentru mediu decât arată dioxidul de carbon decât eliberarea Societății Chimice Americane (pag. 2).
- PLA nu a trecut testul ASTM D7081 deoarece doar 3% s-au descompus în apele marine după șase luni conform CalRecycle (pag. 7).
Deoarece PLA nu se descompune rapid în sol sau apa de mare, acest lucru poate deveni o problemă atunci când este aruncat cu gunoi.
Mase plastice biodegradabile pe bază de biomasă
Masele plastice pe bază de biomasă sunt fabricate din amidon și celuloză obținute din reziduurile de cultură, precum și din lemn din copaci.
Acetat de celuloză
Acetatul de celuloză (CA) este un produs sintetic care este derivat din celuloză care se găsește în fiecare parte a unei plante. Celuloza este utilizată în prezent din bumbac, lemn și deșeuri vegetale, conform unei publicații științifice din 2018. Acesta poate fi folosit pentru a forma materiale plastice solide turnate, filtre de țigări, acoperiri, filme fotografice și filtre. Celofanul este o peliculă biodegradabilă produsă din celuloză. Sunt în curs de desfășurare noi cercetări pentru a găsi noi filme de plastic din deșeuri de cultură și materiale lemnoase care sunt rezistente la apă și biodegradabile conform Phys.org.
Biodegradabilitate: Cercetările arată că CA se degradează și se reduce cu 70% din greutatea sa după 18 luni în natură.
Amidon
O recenzie din 2017 notează că amidonul este tratat cu căldură, apă și plastifianți pentru a produce un termoplastic. Pentru a-și îmbunătăți rezistența, este combinat cu materiale de umplutură din alte materiale. Principalele surse de amidon sunt porumbul, grâul, cartofii și manioc. Acest plastic este folosit în ambalaje, pungi și folii de mulci agricole, veselă, ghivece de flori și turnat pentru a face ambalaje și bunuri de larg consum. Este văzut ca o alternativă pentru polistiren (PS), conform Food Packaging Forum. Amidonul este adăugat la materialele plastice biobazate și convenționale pentru a le face mai biodegradabile notează un raport Phys 2017.
Biodegradabilitate: Materialele plastice pe bază de amidon pot fi compostabile sau numai biodegradabile. Variantele compostabile necesită 90 de zile pentru a se degrada în instalațiile industriale, în timp ce cele biodegradabile necesită 100 de zile pentru ca 46% să se degradeze și până la doi ani pentru a se degrada complet.
Mase plastice biodegradabile pe bază de combustibili fosili
Conform Bioplastics Guide, există câteva noi materiale plastice din combustibili fosili care pot fi, de asemenea, biodegradabile. Cele mai comune sunt succinatul de polibutilenă (PBS), policaprolactona (PCL), tereftalatul de adipat polibutirat (PBAT) și alcoolul polivinilic (PVOH/PVA).
- PBATeste un polimer care este produs din derivați de combustibili fosili și este folosit uneori în combinație cu amidonul. Se fac eforturi pentru a produce acest polimer din surse regenerabile. Ghidul pentru bioplastice îl vede ca un înlocuitor pentru LDPE și HDPE. Este folosit pentru a face saci de gunoi, folii de ambalare, ambalaje de unică folosință și veselă (cești, vase etc.). Nu este doar biodegradabil, ci și compostabil.
- PCL este un polister sintetic utilizat la realizarea pungilor compostabile, în aplicații medicale (suturi și fibre), ca acoperiri de suprafață, adezivi pentru încălțăminte și piele și rigidizări pentru încălțăminte și atele ortopedice. Acest plastic poate fi descompus de drojdii. Peste 90% din filme și 40% din spuma din acest material pot fi degradate în 15 zile.
- PBS este o rășină produsă din combustibili fosili sau poate fi, de asemenea, biobază conform Succinității (pag. 1, 5). Poate fi combinat cu alți polimeri sau fibre pe bază biologică, cum ar fi iuta, pentru a-și îmbunătăți calitatea. PBS este folosit pentru a face ambalaje pentru alimente, articole de serviciu, foi de mulci agricole, ghivece pentru plante, produse de igienă precum scutece și plase de pescuit.
- PVOH este o rășină care poate fi folosită la realizarea foliilor de ambalare care pot înlocui LDPE și HDPE. Alte aplicații importante ale sale sunt ca acoperiri și aditivi pentru producția de hârtie și carton, conform Food Packaging Forum.
Toate cele patru materiale plastice pe bază de combustibili fosili se biodegradează în trei luni în compostarea industrială, într-un an în compostarea în curte și într-un până la doi ani în sol/depozite conform InnProBio (pag. 4).
Reciclare și compostare
Proprietățile diferitelor materiale plastice biodegradabile trebuie reținute pentru a le trata la sfârșitul ciclului de viață, avertizează Agenția pentru Protecția Mediului (EPA).
- EPA explică că materialele plastice biodegradabile nu ar trebui adăugate la coșurile care reciclează plasticele convenționale, deoarece sunt fabricate din materiale diferite. Acest lucru este valabil atât pentru tipurile de combustibili pe bază de biocombustibil, cât și pentru combustibilii fosili.
- Chiar dacă materialele plastice sunt marcate ca fiind biodegradabile și compostabile, multe dintre ele se pot degrada doar în condițiile disponibile la instalațiile comerciale de compostare; contactați agențiile locale de reciclare pentru informații despre cea mai apropiată fabrică de compost. În SUA existau doar 200 de astfel de facilități în 2017, așa că aceste tipuri de centre trebuie mărite.
- Confirmați că pungile sunt compostabile acasă, urmând instrucțiunile despre produs înainte de a le adăuga în coșurile de compost.
- Recuperarea materialului din materiale plastice biodegradabile nu este posibilă prin reciclare, din cauza lipsei de facilități.
Segregarea, colectarea și degradarea eficiente sunt necesare pentru a profita de materialele plastice biodegradabile și biodegradabile. În lipsa acestuia, majoritatea materialelor plastice biodegradabile ajung în gropile de gunoi.
Viitorul materialelor plastice biodegradabile
Natura biodegradabilă a materialelor plastice nu poate rezolva problema poluării cu plastic dacă acestea nu sunt eliminate corespunzător. De asemenea, este încă necesar ca comportamentul consumatorilor să rămână concentrat pe reducerea consumului sau reciclarea plasticului pentru a beneficia de pe urma trecerii de la materiale plastice convenționale din combustibili fosili la cele biodegradabile.
