Biologicky rozložitelné plasty mohou být na biologické bázi nebo na bázi fosilních paliv. V posledních letech se vyrábějí nové typy plastů, které řeší problém znečištění plasty tím, že se snaží zkrátit dobu potřebnou k jejich degradaci, zejména v přírodních podmínkách. Ne všechny současné biologicky rozložitelné plasty však tohoto cíle dosáhly.
Definice biologicky rozložitelných plastů
Biologicky odbouratelné plasty jsou takové, které mohou být degradovány mikrobiálním působením za vzniku přírodních konečných produktů, jako je voda a oxid uhličitý, v rozumném časovém období. Doba potřebná k úplnému rozkladu závisí na materiálu, podmínkách prostředí, jako je teplota a vlhkost, a místě rozkladu podle Biodegradable Products Institute (BPI str. 2).
Kompostovatelné plasty jsou takové, které se rychle biologicky rozkládají a mění se na humus, který není kontaminován kovy. Ne všechny biologicky rozložitelné plasty jsou kompostovatelné; jen někteří jsou.
Materiály musí splňovat specifikace ASTM D6400 nebo D6868, aby mohly být nazývány biologicky rozložitelné a kompostovatelné na souši, a splňovat specifikace ASTM D7081 pro mořské prostředí. ASTM je celosvětová skupina produktových standardů.
Polysterové plasty na biologické bázi, které se biologicky rozkládají
Plasty, které pocházejí z rostlin, se nazývají plasty na biologické bázi. Ne všechny jsou biologicky odbouratelné; například existují PET lahve na biologické bázi vyrobené tak, aby byly odolné. Bioplasty, které se biologicky rozkládají, jsou vyrobeny ze dvou materiálů: biomasy a polyesterů získaných z rostlin. Existují dva druhy polyesterů na biologické bázi: kyselina polylaktidová (PLA) a polyhydroxyalkanoát (PHA).
Polyhydroxyalkanoát (PHA)
PHA je produkován přirozeně bakteriemi a rostlinami geneticky modifikovaných organismů (GMO), ale existují plány zkusit výrobu z potravinového odpadu. Polyhydroxybutyrát nebo PHB je také druh PHA, který je široce používán. Výroba PHA je drahá, protože z bakterií lze vyrobit pouze omezené množství.
- Použití:PHA se používají jako obaly na potraviny, kelímky, talíře, povlaky na papír a lepenku a „mnoho lékařských použití, včetně stehů, gáz a povlaků na léky“podle zprávy Centra pro spolupráci průmyslu a vzdělávání (zpráva CIEC). Může nahradit většinu hlavních plastů na bázi fosilních paliv, které se v současnosti používají, jako je PE, PS, PVC a PET, upozorňuje Bio Based Press.
- PHA-mísený škrob/celulózové plasty: Některé plastové předměty jsou vyrobeny výhradně z PHA, jako v případě lahví na vodu uvádí Bio Based Press. Protože je však výroba PHA drahá, míchá se také se škrobem a celulózou, aby byla ekonomičtější. To má další výhodu ve zlepšení rychlosti rozkladu podle Dartmouth Undergraduate Journal of Science (DUJS).
- Biodegradace: Může být zcela kompostovatelný v prostředích, která jsou bohatá na mikroby a houby, zejména v půdě. Tyto mikroby rozkládají PHA pomocí enzymů. Doba potřebná k degradaci závisí na koncentraci mikrobů v prostředí.
- PHA trvá dva měsíce, než se rozloží na dvorku, podle Bio Based Press.
- Rychlost rozkladu je mnohem pomalejší v mořských vodách, kde se méně než 50 % rozloží po šesti měsících, dodává CalRecycle (str. 6). PHA prošel testem ASTM D7081 tím, že ukázal 30% rozklad za šest měsíců (str. 7).
Polylaktidová kyselina (PLA)
DUJS vysvětluje, že PLA je termoplast vyrobený fermentací bakterií. PLA jsou ve skutečnosti dlouhý řetězec mnoha molekul kyseliny mléčné. Protože existuje mnoho nenákladných způsobů výroby kyseliny mléčné, musí se tyto pouze polymerovat nebo spojovat. Proto je PLA levnější než PHA. PLA je však křehký a jeho použití je omezenější než PHA. Výrobci tento problém obcházejí přidáním přísad nebo polymerů.
- Použití: Vyrábí se z něj tašky s potravinami, obaly na potraviny, lahve, kelímky a talíře. Protože se dobře rozkládá v přítomnosti kyselin, používá se v některých lékařských aplikacích, jako jsou lékařské stehy a dlahy, kde se rozpustí po 90 dnech, uvádí zpráva CIEC. Používá se také při 3D tisku objektů.
- PLA a směsi polymerů: PHA lze také míchat s polymery z obnovitelných zdrojů, aby se zlepšily její vlastnosti podle DUJS.
- Biodegradace: PLA nelze snadno kompostovat na zahradě, protože v tomto prostředí není k dispozici potřebná teplota a hladina vody.
- PLA může trvat šest až 12 měsíců, než se v půdě rozloží.
- PLA trvá tři až šest měsíců, než se v komerčních zařízeních rozloží, poznamenává World Centric.
- Když dochází k rozkladu v přítomnosti kyslíku, konečnými produkty jsou oxid uhličitý a voda.
- Pokud dojde k degradaci PLA na skládkách bez kyslíku, produkuje metan, který je 20krát škodlivější pro životní prostředí než oxid uhličitý, než uvádí American Chemical Society (str. 2).
- PLA neprošel testem ASTM D7081, protože podle CalRecycle (str. 7) se v mořských vodách po šesti měsících rozložila pouze 3 %.
Vzhledem k tomu, že PLA se v půdě nebo mořské vodě rychle nerozkládá, může to být problém, když je zanesen.
Biologicky rozložitelné plasty na bázi biomasy
Plasty na bázi biomasy jsou vyrobeny ze škrobu a celulózy získané ze zbytků plodin a dřeva ze stromů.
Acetát celulózy
Acetát celulózy (CA) je syntetický produkt, který se získává z celulózy, která se nachází v každé části rostliny. Podle vědecké publikace z roku 2018 se v současnosti celulóza používá z bavlny, dřeva a rostlinného odpadu. Toho lze použít k výrobě lisovaných pevných plastů, cigaretových filtrů, povlaků, fotografických filmů a filtrů. Celofán je biologicky odbouratelná fólie vyrobená z celulózy. Probíhá nový výzkum s cílem nalézt nové plastové fólie z odpadních plodin a dřevěných materiálů, které jsou odolné vůči vodě a biologicky rozložitelné podle Phys.org.
Biodegradabilita: Výzkum ukazuje, že CA se po 18 měsících v přírodě rozkládá a snižuje se o 70 % své hmotnosti.
škrob
Recenze z roku 2017 uvádí, že škrob se zpracovává teplem, vodou a plastifikátory za vzniku termoplastu. Pro zlepšení jeho pevnosti se kombinuje s plnivy vyrobenými z jiných materiálů. Hlavními zdroji škrobu jsou kukuřice, pšenice, brambory a maniok. Tento plast se používá v obalech, taškách a zemědělských mulčovacích fóliích, nádobí, květináčích a lisuje se na obaly a spotřební zboží. Podle Food Packaging Forum je považován za alternativu polystyrenu (PS). Škrob se přidává do biologických a konvenčních plastů, aby byly více biologicky rozložitelné, uvádí zpráva Phys za rok 2017.
Biodegradabilita: Plasty na bázi škrobu mohou být kompostovatelné nebo pouze biologicky rozložitelné. Kompostovatelné varianty vyžadují 90 dní, aby se rozložily v průmyslových zařízeních, zatímco ty biologicky rozložitelné vyžadují 100 dní, aby se rozložilo 46 % a až dva roky, aby se úplně rozložily.
Biodegradovatelné plasty na bázi fosilních paliv
Podle Bioplastics Guide existuje několik nových plastů z fosilních paliv, které mohou být také biologicky rozložitelné. Nejběžnější jsou polybutylen sukcinát (PBS), polykaprolakton (PCL), polybutyrát adipát tereftalát (PBAT) a polyvinylalkohol (PVOH/PVA).
- PBATje polymer, který se vyrábí z derivátů fosilních paliv a někdy se používá v kombinaci se škrobem. Snahou je vyrábět tento polymer z obnovitelných zdrojů. Průvodce bioplasty v něm vidí náhradu za LDPE a HDPE. Vyrábí se z něj pytle na odpadky, balicí fólie, jednorázové obaly a nádobí (šálky, nádobí atd.). Je nejen biologicky rozložitelný, ale také kompostovatelný.
- PCL je syntetický polyester používaný k výrobě kompostovatelných sáčků v lékařských aplikacích (šití a vlákna), jako povrchové nátěry, lepidla na boty a kůži a výztuhy pro boty a ortopedické dlahy. Tento plast lze rozložit kvasinkami. Více než 90 % fólií a 40 % pěny vyrobené z tohoto materiálu lze znehodnotit za 15 dní.
- PBS je pryskyřice vyráběná z fosilních paliv nebo může být také na biologické bázi podle Succinity (str. 1, 5). Může být kombinován s jinými biopolymery nebo vlákny, jako je juta, aby se zlepšila jeho kvalita. PBS se používá k výrobě potravinových obalů, servisního zboží, zemědělských mulčovacích fólií, květináčů, hygienických výrobků, jako jsou plenky a rybářské sítě.
- PVOH je pryskyřice, kterou lze použít k výrobě obalových fólií, které mohou nahradit LDPE a HDPE. Jeho další důležité aplikace jsou jako nátěry a přísady pro výrobu papíru a lepenky podle Food Packaging Forum.
Všechny čtyři plasty na bázi fosilních paliv se biologicky rozloží za tři měsíce v průmyslovém kompostování, za jeden rok na dvorkovém kompostování a za jeden až dva roky na půdě/skládce podle InnProBio (str. 4).
Recyklace a kompostování
Je třeba mít na paměti vlastnosti různých biologicky rozložitelných plastů, abychom s nimi na konci jejich životního cyklu zacházeli, varuje Agentura pro ochranu životního prostředí (EPA).
- EPA vysvětluje, že biologicky rozložitelné plasty by se neměly přidávat do nádob, které recyklují konvenční plasty, protože jsou vyrobeny z různých materiálů. To platí jak pro biopaliva, tak pro typy fosilních paliv.
- I když jsou plasty označeny jako biologicky rozložitelné a kompostovatelné, mnohé z nich se mohou rozložit pouze za podmínek dostupných v komerčních kompostovacích zařízeních; kontaktujte místní recyklační agentury pro informace o nejbližší kompostárně. V roce 2017 bylo v USA pouze 200 takových zařízení, takže je třeba tento druh center rozšířit.
- Potvrďte, že sáčky jsou kompostovatelné doma, podle pokynů k produktu, než je přidáte do kompostovacích nádob.
- Získání materiálu z biologicky rozložitelných plastů není možné recyklací, kvůli nedostatku zařízení.
Účinná segregace, sběr a degradace je nezbytná pro využití výhod biologicky rozložitelných plastů. V jeho nepřítomnosti končí většina biologicky rozložitelných plastů na skládkách.
Budoucnost biologicky rozložitelných plastů
Biodegradabilní povaha plastů nemůže vyřešit problém znečištění plasty, pokud nejsou správně zlikvidovány. Je také stále nutné, aby se chování spotřebitelů nadále soustředilo na snižování spotřeby nebo recyklaci plastů, aby bylo možné těžit z přechodu od konvenčních plastů z fosilních paliv k biodegradabilním plastům.
