Bionedbrydelig plast kan være biobaseret eller fossilt brændstofbaseret. Nye plasttyper er blevet produceret i de senere år for at løse problemet med plastikforurening ved at forsøge at forkorte den tid, det tager at nedbryde dem, især under naturlige forhold. Men ikke alle de nuværende biologisk nedbrydelige plastik har nået dette mål.
Definition af biologisk nedbrydeligt plast
Bionedbrydeligt plast er dem, der kan nedbrydes ved mikrobiel virkning for at producere naturlige slutprodukter, såsom vand og kuldioxid, inden for en rimelig periode. Den tid, det tager at nedbryde fuldstændigt, afhænger af materialet, miljøforhold såsom temperatur og fugt og placering af nedbrydning ifølge Biodegradable Products Institute (BPI s. 2).
Komposterbar plast er dem, der bionedbrydes hurtigt og bliver til humus, der ikke er forurenet af metaller. Ikke al bionedbrydelig plast er komposterbar; kun nogle er.
Materialer skal opfylde ASTM-specifikationerne D6400 eller D6868 for at blive kaldt bionedbrydelige og komposterbare på land, og opfylde ASTM D7081-specifikationerne for havmiljøer. ASTM er en verdensomspændende produktstandardgruppe.
Biobaseret polyesterplast, der bionedbrydes
Plast, der stammer fra planter, kaldes biobaseret plast. Ikke alle disse er biologisk nedbrydelige; for eksempel er der biobaserede PET-flasker lavet til at være holdbare. Den biobaserede plast, der nedbrydes biologisk, er lavet af to materialer: biomasse og polystere afledt af planter. Der er to slags biobaserede polystere: polylactidsyre (PLA) og polyhydroxyalkanoat (PHA).
Polyhydroxyalkanoat (PHA)
PHA produceres naturligt af bakterier og genetisk modificerede organismer (GMO) planter, men der er planer om at prøve produktion fra madaffald. Polyhydroxybutyrat eller PHB er også en slags PHA, der er meget udbredt. PHA'er er dyre at lave, da kun begrænsede mængder kan produceres fra bakterier.
- Anvendelser:PHA'er bruges som madindpakning, kopper, tallerkener, belægning til papir og pap og 'mange medicinske anvendelser, herunder suturer, gaze og belægninger til medicin' ifølge en rapport fra Center for Industry and Education Collaboration (CIEC-rapport). Det kan erstatte de fleste af de store fossile brændselsbaserede plasttyper, der i øjeblikket anvendes, såsom PE, PS, PVC og PET påpeger Bio Based Press.
- PHA-blandet stivelse/celluloseplast: Nogle plastikgenstande er udelukkende lavet af PHA, som i tilfælde af vandflasker noter Bio Based Press. Men da produktionen af PHA er dyr, blandes den også med stivelse og cellulose for at gøre den mere økonomisk. Dette har den ekstra fordel, at det forbedrer nedbrydningshastigheden ifølge Dartmouth Undergraduate Journal of Science (DUJS).
- Biologisk nedbrydning: Den kan være fuldstændig komposterbar i miljøer, der er rige på mikrober og svampe, især jord. Disse mikrober nedbryder PHA ved hjælp af enzymer. Den tid, der er nødvendig for at nedbrydes, afhænger af koncentrationen af mikrober i miljøet.
- PHA tager to måneder at nedbryde i baghaver, ifølge Bio Based Press.
- Nedbrydningshastigheden er meget langsommere i havvand, hvor mindre end 50 % er nedbrudt efter seks måneder, tilføjer CalRecycle (s. 6). PHA bestod ASTM D7081-testen ved at vise 30 % nedbrydning på seks måneder (s. 7).
Polylactidsyre (PLA)
DUJS forklarer, at PLA er en termoplast fremstillet ved gæring af bakterier. PLA er faktisk en lang kæde af mange mælkesyremolekyler. Da der er mange billige måder at fremstille mælkesyre på, skal disse kun polymeriseres eller sammenføjes. Derfor er PLA billigere end PHA. PLA er dog skørt, og dets anvendelse er mere begrænset end PHA. Producenter omgår dette problem ved at inkludere additiver eller polymerer.
- Anvendelser: Det er lavet til indkøbsposer, fødevareemballage, flasker, kopper og tallerkener. Da det nedbrydes godt i nærvær af syrer, bruges det i nogle medicinske applikationer som medicinske suturer og plader, hvor det opløses efter 90 dage, bemærker CIEC-rapporten. Det bruges også til 3D-print af objekter.
- PLA og polymerblandinger: PHA kan også blandes med polymerer fra vedvarende kilder for at forbedre dets kvaliteter ifølge DUJS.
- Biologisk nedbrydning: PLA kan ikke let komposteres i baghaven, fordi den nødvendige temperatur og vandstand ikke er tilgængelig i dette miljø.
- PLA kan tage seks-12 måneder at nedbryde i jord.
- PLA tager tre-seks måneder at nedbryde i kommercielle faciliteter, bemærker World Centric.
- Når nedbrydning sker i nærvær af ilt, er slutprodukterne kuldioxid og vand.
- Hvis PLA-nedbrydning sker på lossepladser uden ilt, producerer det metangas, der er 20 gange mere skadelig for miljøet end kuldioxid påpeger en frigivelse fra American Chemical Society (s. 2).
- PLA bestod ikke ASTM D7081-testen, da kun 3 % blev nedbrudt i marine farvande efter seks måneder ifølge CalRecycle (s. 7).
Da PLA ikke nedbrydes hurtigt i jord eller havvand, kan dette blive et problem ved affald.
Biomassebaseret biologisk nedbrydeligt plast
Biomassebaseret plast er lavet af stivelse og cellulose fra afgrøderester samt træ fra træer.
Celluloseacetat
Celluloseacetat (CA) er et syntetisk produkt, der er afledt af cellulose, der findes i hver del af en plante. Cellulose bruges i øjeblikket fra bomuld, træ og afgrødeaffald ifølge en videnskabelig publikation fra 2018. Dette kan bruges til at danne støbt fast plast, cigaretfiltre, belægninger, fotografiske film og filtre. Cellofan er en bionedbrydelig film fremstillet af cellulose. Der er løbende ny forskning for at finde nye plastikfilm fra affaldsafgrøder og træmateriale, der er vandtætte og biologisk nedbrydelige ifølge Phys.org.
Bionedbrydelighed: Forskning viser, at CA nedbrydes og reduceres med 70 % af sin vægt efter 18 måneder i naturen.
Stivelse
A 2017 anmeldelse bemærker, at stivelse er behandlet med varme, vand og blødgører for at fremstille en termoplast. For at forbedre dets styrke kombineres det med fyldstoffer lavet af andre materialer. De vigtigste kilder til stivelse er majs, hvede, kartofler og kassava. Denne plast bruges i emballage, poser og landbrugsfilm, service, urtepotter og støbt til fremstilling af emballage og forbrugsvarer. Det ses som et alternativ til polystyren (PS) ifølge Food Packaging Forum. Stivelse tilsættes til biobaseret og konventionel plast for at gøre dem mere biologisk nedbrydelige noter en 2017 Phys rapport.
Bionedbrydelighed: Stivelsesbaseret plast kan være komposterbart eller kun biologisk nedbrydeligt. Komposterbare varianter kræver 90 dage at nedbryde i industrianlæg, mens de bionedbrydelige kræver 100 dage for 46 % at nedbrydes og op til to år at nedbryde fuldstændigt.
Fossilt brændstof baseret biologisk nedbrydeligt plastik
Ifølge Bioplastics Guide er der et par nye fossile brændstoffer, der også kan være biologisk nedbrydelige. De mest almindelige er polybutylensuccinat (PBS), polycaprolacton (PCL), polybutyratadipatterephthalat (PBAT) og polyvinylalkohol (PVOH/PVA).
- PBATer en polymer, der er fremstillet af derivater af fossile brændstoffer og nogle gange bruges i kombination med stivelse. Der arbejdes på at producere denne polymer fra vedvarende kilder. Bioplastikguide ser det som en erstatning for LDPE og HDPE. Det bruges til fremstilling af affaldssække, indpakningsfilm, engangsemballage og service (kopper, fade osv.). Det er ikke kun biologisk nedbrydeligt, men også komposterbart.
- PCL er en syntetisk polyster, der bruges til fremstilling af komposterbare poser, til medicinsk anvendelse (suturer og fibre), som overfladebelægninger, klæbemidler til sko og læder, og afstivninger til sko og ortopædiske skinner. Denne plast kan nedbrydes af gær. Mere end 90 % af filmene og 40 % af skum fremstillet af dette materiale kan nedbrydes på 15 dage.
- PBS er en harpiks fremstillet af fossile brændstoffer eller kan også være biobaseret ifølge Succinity (s. 1, 5). Det kan kombineres med andre biobaserede polymerer eller fibre som jute for at forbedre kvaliteten. PBS bruges til fremstilling af fødevareemballage, serviceartikler, landbrugsdækkeplader, plantekrukker, hygiejneprodukter som bleer og fiskenet.
- PVOH er en harpiks, der kan bruges til at lave emballagefilm, der kan erstatte LDPE og HDPE. Dets andre vigtige anvendelser er som belægninger og additiver til papir- og papproduktion ifølge Food Packaging Forum.
Alle fire fossilt brændstofbaseret plastik nedbrydes biologisk på tre måneder i industriel kompostering, på et år i baghavekompostering og på et til to år i jord/ lossepladser ifølge InnProBio (s. 4).
Genbrug og kompostering
Egenskaberne ved de forskellige biologisk nedbrydelige plastik skal huskes for at behandle dem ved slutningen af deres livscyklus, advarer Environmental Protection Agency (EPA).
- EPA forklarer, at bionedbrydelig plast ikke bør tilføjes til skraldespande, der genbruger konventionel plast, da de er lavet af forskellige materialer. Dette gælder både for de biobaserede og de fossile brændselstyper.
- Selv om plast er markeret som biologisk nedbrydeligt og komposterbart, kan mange af dem kun nedbrydes under forhold, der er tilgængelige på kommercielle komposteringsanlæg; kontakt lokale genbrugskontorer for information om det nærmeste kompostanlæg. Der var kun 200 sådanne faciliteter i USA i 2017, så den slags centre skal øges.
- Bekræft, at poser er komposterbare derhjemme ved at følge produktvejledningen, før de lægges i kompostbeholderne.
- Genvinding af materiale fra biologisk nedbrydelig plast er ikke mulig gennem genbrug på grund af manglende faciliteter.
Effektiv adskillelse, indsamling og nedbrydning er nødvendig for at drage fordel af den biobaserede og bionedbrydelige plast. I dets fravær ender det meste af den biologisk nedbrydelige plast på lossepladser.
Fremtiden for biologisk nedbrydelig plast
Den biologisk nedbrydelige natur af plast kan ikke løse problemet med plastikforurening, hvis de ikke bortskaffes korrekt. Det er også stadig nødvendigt for forbrugernes adfærd at forblive fokuseret på at reducere forbruget eller genanvende plast for at drage fordel af ændringen fra konventionel fossilt brændstof til bionedbrydelig plast.
