Biyolojik olarak parçalanabilen plastikler biyo bazlı veya fosil yakıt bazlı olabilir. Son yıllarda, plastiklerin özellikle doğal koşullarda bozunması için gereken süreyi kıs altmaya çalışarak, plastik kirliliği sorununu çözmek amacıyla yeni plastik türleri üretildi. Ancak mevcut biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin tümü bu amaca ulaşamadı.
Biyobozunur Plastiklerin Tanımı
Biyobozunur plastikler, makul bir süre içinde su ve karbondioksit gibi doğal son ürünler üretmek için mikrobiyal etkiyle bozunabilen plastiklerdir. Tamamen ayrışma için gereken süre, malzemeye, sıcaklık ve nem gibi çevresel koşullara ve Biyobozunur Ürünler Enstitüsü'ne (BPI sayfa 2) göre ayrışmanın konumuna bağlıdır.
Gübre edilebilir plastikler hızla biyolojik olarak ayrışabilen ve metallerle kirlenmemiş humusa dönüşen plastiklerdir. Biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin tümü gübrelenebilir değildir; sadece bazıları öyle.
Malzemelerin karada biyolojik olarak parçalanabilir ve kompostlanabilir olarak adlandırılabilmesi için ASTM Spesifikasyonu D6400 veya D6868'i karşılaması ve deniz ortamlarına yönelik ASTM D7081 spesifikasyonlarını karşılaması gerekir. ASTM dünya çapında bir ürün standartları grubudur.
Biyolojik olarak bozunan Biyobazlı Polyester Plastikler
Bitkilerden elde edilen plastiklere biyobazlı plastikler denir. Bunların hepsi biyolojik olarak parçalanamaz; örneğin dayanıklı olması için yapılmış biyo bazlı PET şişeler var. Biyobozunur biyobazlı plastikler iki malzemeden yapılır: biyokütle ve bitkilerden elde edilen polyesterler. İki tür biyobazlı polyester vardır: polilaktit asit (PLA) ve polihidroksialkanoat (PHA).
Polihidroksialkanoat (PHA)
PHA, bakteriler ve Genetiği Değiştirilmiş Organizmalar (GDO) bitkileri tarafından doğal olarak üretiliyor, ancak gıda atıklarından üretim yapılmasına yönelik planlar var. Polihidroksibutirat veya PHB de yaygın olarak kullanılan bir tür PHA'dır. Bakterilerden yalnızca sınırlı miktarlarda üretilebildiği için PHA'ların yapımı pahalıdır.
- Kullanımlar:PHA'lar yiyecek ambalajları, bardaklar, tabaklar, kağıt ve karton kaplama olarak ve 'dikişler, gazlı bezler ve ilaç kaplamaları dahil olmak üzere birçok tıbbi kullanımda' kullanılır Sanayi ve Eğitim İşbirliği Merkezi'nin (CIEC raporu) bir raporuna göre. Biyo Bazlı Presin işaret ettiği üzere, PE, PS, PVC ve PET gibi halihazırda kullanılan başlıca fosil yakıt bazlı plastik türlerinin çoğunun yerini alabilir.
- PHA karışımlı nişasta/selüloz plastikler: Bazı plastik ürünler, su şişeleri notlarında olduğu gibi, Biyo Bazlı Baskıda olduğu gibi tamamen PHA'dan yapılmıştır. Ancak PHA'nın üretimi pahalı olduğundan daha ekonomik olması için nişasta ve selülozla da karıştırılmaktadır. Bu, Dartmouth Lisans Bilim Dergisi'ne (DUJS) göre ayrışma oranını artırma gibi ek bir avantaja sahiptir.
- Biyobozunma: Başta toprak olmak üzere mikrop ve mantar açısından zengin ortamlarda tamamen kompostlanabilir. Bu mikroplar enzimlerin yardımıyla PHA'yı parçalar. Parçalanması için gereken süre ortamdaki mikropların konsantrasyonuna bağlıdır.
- Bio Based Press'e göre PHA'nın arka bahçelerde ayrışması iki ay sürüyor.
- Deniz sularında ayrışma hızı çok daha yavaştır; burada CalRecycle eklendikten altı ay sonra %50'den daha azı parçalanır (sayfa 6). PHA, altı ayda %30 ayrışma göstererek ASTM D7081 testini geçti (sayfa 7).
Polilaktit Asit (PLA)
DUJS, PLA'nın bakteriler tarafından fermantasyon yoluyla yapılan bir termoplastik olduğunu açıklıyor. PLA aslında birçok laktik asit molekülünden oluşan uzun bir zincirdir. Laktik asit üretmenin pek çok ucuz yolu olduğundan, bunların yalnızca polimerleştirilmesi veya birleştirilmesi yeterlidir. Bu nedenle PLA, PHA'dan daha ucuzdur. Ancak PLA kırılgandır ve uygulaması PHA'ya göre daha sınırlıdır. Üreticiler bu sorunu katkı maddeleri veya polimerler ekleyerek çözüyorlar.
- Kullanım Alanları: Market poşetleri, gıda ambalajları, şişeler, bardaklar ve tabaklar halinde yapılır. Asitlerin varlığında iyi ayrıştığı için tıbbi dikişler ve plaklar gibi bazı tıbbi uygulamalarda kullanılır ve CIEC raporunda 90 gün sonra çözündüğü belirtiliyor. Ayrıca nesnelerin 3 boyutlu yazdırılmasında da kullanılır.
- PLA ve polimer karışımları: PHA, DUJS'ye göre niteliklerini geliştirmek için yenilenebilir kaynaklardan elde edilen polimerlerle de harmanlanabilir.
- Biyobozunma: PLA arka bahçede kolayca kompostlaştırılamaz çünkü gerekli sıcaklık ve su seviyeleri bu ortamda mevcut değildir.
- PLA'nın toprakta ayrışması altı ila 12 ay sürebilir.
- PLA'nın ticari tesislerde bozulması üç ila altı ay sürüyor, World Centric'e göre.
- Oksijen varlığında ayrışma meydana geldiğinde, son ürünler karbondioksit ve su olur.
- PLA'nın oksijensiz depolama alanlarında bozunması meydana gelirse, Amerikan Kimya Derneği'nin salımına işaret eden karbondioksitten 20 kat daha fazla çevreye zararlı metan gazı üretir (sayfa 2).
- PLA, CalRecycle'a göre altı ay sonra deniz sularında yalnızca %3'ü ayrıştığı için ASTM D7081 testini geçemedi (sayfa 7).
PLA toprakta veya deniz suyunda hızlı bir şekilde ayrışmadığından, çöp atıldığında bu durum sorun haline gelebilir.
Biyokütle Bazlı Biyobozunur Plastikler
Biyokütle bazlı plastikler, ağaçlardan elde edilen odunun yanı sıra mahsul artıklarından elde edilen nişasta ve selülozdan yapılır.
Selüloz Asetat
Selüloz asetat (CA), bir bitkinin her bölümünde bulunan selülozdan elde edilen sentetik bir üründür. 2018 bilimsel yayınına göre selüloz şu anda pamuk, ahşap ve mahsul atıklarından kullanılıyor. Bu, kalıplanmış katı plastikler, sigara filtreleri, kaplamalar, fotoğraf filmleri ve filtreler oluşturmak için kullanılabilir. Selofan, selülozdan üretilen biyolojik olarak parçalanabilen bir filmdir. Phys.org'a göre atık mahsullerden ve ahşap malzemelerden suya dayanıklı ve biyolojik olarak parçalanabilen yeni plastik filmler bulmak için devam eden yeni araştırmalar var.
Biyobozunurluk: Araştırmalar, CA'nın doğada 18 ay sonra bozunduğunu ve ağırlığının %70'i kadar azaldığını gösteriyor.
Nişasta
2017 tarihli bir inceleme, nişastanın bir termoplastik üretmek için ısı, su ve plastikleştiricilerle işlendiğini belirtiyor. Mukavemetini arttırmak için diğer malzemelerden yapılmış dolgularla birleştirilir. Nişastanın ana kaynakları mısır, buğday, patates ve manyoktur. Bu plastik ambalajlarda, torbalarda, tarımsal malç filmlerinde, sofra takımlarında, saksılarda kullanılıyor ve ambalaj ve tüketim malları yapımında kalıplanıyor. Food Packaging Forum'a göre polistirene (PS) alternatif olarak görülüyor. 2017 Phys raporuna göre, biyobazlı ve geleneksel plastiklere biyolojik olarak daha kolay parçalanabilir notlar sağlamak için nişasta ekleniyor.
Biyobozunurluk: Nişasta bazlı plastikler gübrelenebilir veya yalnızca biyolojik olarak parçalanabilir. Gübrelenebilir çeşitlerin endüstriyel tesislerde bozunması için 90 gün gerekirken biyolojik olarak bozunabilenlerin %46'sının bozunması için 100 gün ve tamamen bozunması için iki yıla kadar süre gerekir.
Fosil Yakıt Bazlı Biyobozunur Plastikler
Biyoplastik Rehberine göre biyolojik olarak parçalanabilen birkaç yeni fosil yakıt plastiği var. En yaygın olanları Polibütilen süksinat (PBS), Polikaprolakton (PCL), Polibütirat adipat tereftalat (PBAT) ve Polivinil alkoldür (PVOH/PVA).
- PBATfosil yakıt türevlerinden üretilen ve bazen nişasta ile kombinasyon halinde kullanılan bir polimerdir. Bu polimerin yenilenebilir kaynaklardan üretilmesine yönelik çabalar sürüyor. Biyoplastik kılavuzu bunu LDPE ve HDPE'nin alternatifi olarak görüyor. Çöp poşeti, ambalaj filmi, tek kullanımlık ambalaj ve sofra takımı (bardak, tabak vb.) yapımında kullanılır. Yalnızca biyolojik olarak parçalanabilir değil, aynı zamanda gübrelenebilir.
- PCL, tıbbi uygulamalarda (dikişler ve elyaflar), yüzey kaplamaları, ayakkabı ve deri için yapıştırıcılar ve ayakkabı ve deri için sertleştirici olarak kompostlaştırılabilir torbalar yapmak için kullanılan sentetik bir polyesterdir. ortopedik splintler. Bu plastik mayalar tarafından ayrıştırılabilir. Bu malzemeden yapılan filmlerin %90'ından fazlası ve köpüğün %40'ı 15 gün içinde bozunabilir.
- PBS, fosil yakıtlardan üretilen bir reçinedir veya Succinity'ye göre biyobazlı da olabilir (sayfa 1, 5). Kalitesini arttırmak için diğer biyo bazlı polimerler veya jüt gibi liflerle birleştirilebilir. PBS gıda ambalajı, servis gereçleri, tarımsal malç örtüleri, bitki saksıları, bebek bezi gibi hijyen ürünleri ve balık ağları yapımında kullanılıyor.
- PVOH, LDPE ve HDPE'nin yerini alabilecek ambalaj filmleri yapmak için kullanılabilen bir reçinedir. Gıda Ambalaj Forumu'na göre diğer önemli uygulamaları kağıt ve karton üretiminde kaplama ve katkı maddeleridir.
Dört fosil yakıt bazlı plastiğin tümü, InnProBio'ya göre endüstriyel gübrelemede üç ayda, arka bahçedeki gübrelemede bir yılda ve toprakta/çöplüklerde bir ila iki yılda biyolojik olarak bozunur (sayfa 4).
Geri Dönüşüm ve Kompostlama
Çevre Koruma Ajansı (EPA), biyolojik olarak parçalanabilen farklı plastiklerin özelliklerinin, yaşam döngülerinin sonunda işleme tabi tutulurken akılda tutulması gerektiği konusunda uyarıyor.
- EPA, biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin, farklı malzemelerden yapıldıkları için geleneksel plastikleri geri dönüştüren çöp kutularına eklenmemesi gerektiğini açıklıyor. Bu hem biyobazlı hem de fosil yakıt türleri için geçerlidir.
- Plastikler biyolojik olarak parçalanabilir ve kompostlanabilir olarak işaretlenmiş olsa da birçoğu yalnızca ticari kompostlama tesislerinde mevcut koşullarda bozunabilir; En yakın kompost tesisi hakkında bilgi için yerel geri dönüşüm kuruluşlarıyla iletişime geçin. 2017 yılında ABD'de bu türden yalnızca 200 tesis vardı, dolayısıyla bu tür merkezlerin arttırılması gerekiyor.
- Çantaları kompost kutularına eklemeden önce ürün talimatlarını izleyerek evde gübreye dönüştürülebilir olduğunu doğrulayın.
- Biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerden malzemenin geri kazanımı, tesis eksikliği nedeniyle geri dönüşüm yoluyla mümkün değildir.
Biyobazlı ve biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerden yararlanmak için etkili ayırma, toplama ve bozunma gereklidir. Yokluğunda biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin çoğu çöplüklere atılıyor.
Biyobozunur Plastiklerin Geleceği
Plastiklerin biyolojik olarak parçalanabilen doğası, uygun şekilde imha edilmedikleri takdirde plastik kirliliği sorununu çözemez. Geleneksel fosil yakıtlı plastiklerden biyolojik olarak parçalanabilen plastiklere geçişten faydalanmak için tüketici davranışının tüketimi az altmaya veya plastiği geri dönüştürmeye odaklanması hâlâ gereklidir.
