Biologiskt nedbrytbar plast kan vara biobaserad eller fossilbränslebaserad. Nya typer av plaster har producerats under de senaste åren för att komma till rätta med plastföroreningsproblemet, genom att försöka förkorta tiden som behövs för att bryta ned dem, särskilt under naturliga förhållanden. Men inte alla nuvarande biologiskt nedbrytbara plaster har uppnått detta mål.
Definition av biologiskt nedbrytbar plast
Biologiskt nedbrytbara plaster är sådana som kan brytas ned genom mikrobiell verkan för att producera naturliga slutprodukter, som vatten och koldioxid, inom en rimlig tidsperiod. Den tid som krävs för att sönderfalla helt beror på materialet, miljöförhållanden som temperatur och fukt, och platsen för nedbrytningen enligt Biodegradable Products Institute (BPI sid. 2).
Komposterbara plaster är sådana som bryts ned snabbt och förvandlas till humus som inte är förorenad av metaller. Inte all biologiskt nedbrytbar plast är komposterbar; bara några är det.
Material måste uppfylla ASTM-specifikationerna D6400 eller D6868 för att kallas biologiskt nedbrytbara och komposterbara på land, och uppfylla ASTM D7081-specifikationerna för marina miljöer. ASTM är en världsomspännande produktstandardgrupp.
Biobaserad polyesterplast som bryts ned biologiskt
Plaster som kommer från växter kallas biobaserad plast. Inte alla dessa är biologiskt nedbrytbara; Det finns till exempel biobaserade PET-flaskor som är gjorda för att vara hållbara. Den biobaserade plasten som bryts ned är gjord av två material: biomassa och polyster från växter. Det finns två typer av biobaserade polyster: polylaktidsyra (PLA) och polyhydroxialkanoat (PHA).
Polyhydroxialkanoat (PHA)
PHA produceras naturligt av bakterier och genetiskt modifierade organismer (GMO)-växter, men det finns planer på att prova produktion från matavfall. Polyhydroxibutyrat eller PHB är också en sorts PHA som används flitigt. PHA är dyra att tillverka eftersom endast begränsade mängder kan produceras från bakterier.
- Användningar:PHA används som matinpackningar, koppar, tallrikar, beläggning av papper och kartong och "många medicinska användningsområden, inklusive suturer, gasväv och beläggningar för läkemedel" enligt en rapport från Center for Industry and Education Collaboration (CIEC-rapport). Den kan ersätta de flesta av de stora fossilbränslebaserade plasttyperna som för närvarande används, såsom PE, PS, PVC och PET påpekar Bio Based Press.
- PHA-blandad stärkelse/cellulosaplast: Vissa plastföremål är helt gjorda av PHA, som i fallet med vattenflaskor noterar Bio Based Press. Men eftersom produktionen av PHA är dyr, blandas den också med stärkelse och cellulosa för att göra den mer ekonomisk. Detta har den extra fördelen att den förbättrar nedbrytningshastigheten enligt Dartmouth Undergraduate Journal of Science (DUJS).
- Biologisk nedbrytning: Det kan vara helt komposterbart i miljöer som är rika på mikrober och svampar, särskilt jord. Dessa mikrober bryter ner PHA med hjälp av enzymer. Den tid som krävs för att brytas ner beror på koncentrationen av mikrober i miljön.
- PHA tar två månader att bryta ner på bakgårdar, enligt Bio Based Press.
- Nedbrytningshastigheten är mycket långsammare i marina vatten där mindre än 50 % bryts ner efter sex månader, lägger CalRecycle till (sid. 6). PHA klarade ASTM D7081-testet genom att visa 30 % nedbrytning på sex månader (sid. 7).
Polylaktidsyra (PLA)
DUJS förklarar att PLA är en termoplast som tillverkas genom jäsning av bakterier. PLA är faktiskt en lång kedja av många mjölksyramolekyler. Eftersom det finns många billiga sätt att framställa mjölksyra behöver dessa bara polymeriseras eller sammanfogas. Därför är PLA billigare än PHA. PLA är dock spröd och dess tillämpning är mer begränsad än PHA. Tillverkare kommer runt detta problem genom att inkludera tillsatser eller polymerer.
- Användningar: Den görs till matkassar, matförpackningar, flaskor, koppar och tallrikar. Eftersom det sönderdelas bra i närvaro av syror, används det i vissa medicinska tillämpningar som medicinska suturer och plattor, där det löses upp efter 90 dagar, enligt CIEC-rapporten. Den används också vid 3D-utskrift av objekt.
- PLA och polymerblandningar: PHA kan också blandas med polymerer från förnybara källor för att förbättra dess kvaliteter enligt DUJS.
- Biologisk nedbrytning: PLA kan inte enkelt komposteras på bakgården eftersom temperatur och vattennivåer som behövs inte är tillgängliga i den här miljön.
- PLA kan ta sex-12 månader att brytas ned i jord.
- PLA tar tre-sex månader att försämras i kommersiella anläggningar, konstaterar World Centric.
- När nedbrytning sker i närvaro av syre är slutprodukterna koldioxid och vatten.
- Om PLA-nedbrytning sker i deponier utan syre, producerar den metangas som är 20 gånger mer skadlig för miljön än koldioxid påpekar en utsläpp av American Chemical Society (sid. 2).
- PLA klarade inte ASTM D7081-testet eftersom endast 3 % bröts ner i marina vatten efter sex månader enligt CalRecycle (sid. 7).
Eftersom PLA inte sönderfaller snabbt i jord eller havsvatten, kan detta bli ett problem vid nedskräpning.
Biomassabaserad biologiskt nedbrytbar plast
Biomassabaserad plast är gjord av stärkelse och cellulosa från skörderester samt trä från träd.
Cellulosaacetat
Cellulosaacetat (CA) är en syntetisk produkt som härrör från cellulosa som finns i varje del av en växt. Cellulosa används för närvarande från bomull, trä och skördeavfall enligt en vetenskaplig publikation från 2018. Detta kan användas för att forma gjuten fast plast, cigarettfilter, beläggningar, fotografiska filmer och filter. Cellofan är en biologiskt nedbrytbar film tillverkad av cellulosa. Det pågår ny forskning för att hitta nya plastfilmer från avfallsgröda och trämaterial som är vattenbeständiga och biologiskt nedbrytbara enligt Phys.org.
Biologisk nedbrytbarhet: Forskning visar att CA bryts ned och minskar med 70 % av sin vikt efter 18 månader i naturen.
Stärkelse
A 2017 recension noterar att stärkelse behandlas med värme, vatten och mjukgörare för att producera en termoplast. För att förbättra dess styrka kombineras den med fyllmedel gjorda av andra material. De huvudsakliga källorna till stärkelse är majs, vete, potatis och kassava. Denna plast används i förpackningar, påsar och jordbrukskompostfilmer, serviser, blomkrukor och formas för att göra förpackningar och konsumentvaror. Det ses som ett alternativ till polystyren (PS) enligt Food Packaging Forum. Stärkelse läggs till biobaserad och konventionell plast för att göra dem mer biologiskt nedbrytbara anteckningar en 2017 Phys-rapport.
Biologisk nedbrytbarhet: Stärkelsebaserad plast kan vara komposterbar eller endast biologiskt nedbrytbar. Komposterbara varianter kräver 90 dagar för att brytas ned i industrianläggningar, medan de biologiskt nedbrytbara kräver 100 dagar för 46 % att brytas ned och upp till två år för att brytas ned helt.
Fossilbränslebaserad biologiskt nedbrytbar plast
Enligt Bioplastics Guide finns det några nya fossilbränsleplaster som också kan vara biologiskt nedbrytbara. De vanligaste är polybutylensuccinat (PBS), polykaprolakton (PCL), polybutyratadipattereftalat (PBAT) och polyvinylalkohol (PVOH/PVA).
- PBATär en polymer som framställs av fossila bränslederivat och används ibland i kombination med stärkelse. Ansträngningar pågår för att producera denna polymer från förnybara källor. Bioplastguiden ser det som ett substitut för LDPE och HDPE. Den används för att göra soppåsar, förpackningsfilmer, engångsförpackningar och serviser (koppar, fat etc.). Det är inte bara biologiskt nedbrytbart utan även komposterbart.
- PCL är en syntetisk polyster som används för att tillverka komposterbara påsar, i medicinska tillämpningar (suturer och fibrer), som ytbeläggningar, lim för skor och läder, och förstyvningar för skor och ortopediska skenor. Denna plast kan sönderdelas av jästsvampar. Mer än 90 % av filmerna och 40 % av skummet tillverkat av detta material kan brytas ned på 15 dagar.
- PBS är ett harts framställt av fossila bränslen eller kan även vara biobaserat enligt Succinity (sid. 1, 5). Den kan kombineras med andra biobaserade polymerer eller fibrer som jute för att förbättra dess kvalitet. PBS används för att tillverka livsmedelsförpackningar, serviceartiklar, kompostlakan för jordbruk, växtkrukor, hygienprodukter som blöjor och fiskenät.
- PVOH är ett harts som kan användas för att göra förpackningsfilmer som kan ersätta LDPE och HDPE. Dess andra viktiga applikationer är som beläggningar och tillsatser för pappers- och kartongproduktion enligt Food Packaging Forum.
Alla fyra fossilbränslebaserade plaster bryts ned biologiskt på tre månader i industriell kompostering, på ett år i bakgårdskompostering och på ett till två år i jord/deponier enligt InnProBio (sid. 4).
Återvinning och kompostering
Egenskaperna hos de olika biologiskt nedbrytbara plasterna måste komma ihåg för att behandla dem i slutet av deras livscykel, varnar Environmental Protection Agency (EPA).
- EPA förklarar att biologiskt nedbrytbar plast inte bör läggas till kärl som återvinner konventionell plast eftersom de är gjorda av olika material. Detta gäller både för de biobaserade och de fossila bränslena.
- Även om plaster är märkta som biologiskt nedbrytbara och komposterbara, kan många av dem brytas ned endast under förhållanden som är tillgängliga vid kommersiella komposteringsanläggningar; kontakta lokala återvinningsföretag för information om närmaste kompostanläggning. Det fanns bara 200 sådana anläggningar i USA under 2017, så den här typen av centra måste utökas.
- Bekräfta att påsar är komposterbara hemma genom att följa produktinstruktionerna innan du lägger dem i kompostbehållarna.
- Återvinning av material från biologiskt nedbrytbar plast är inte möjlig genom återvinning, på grund av brist på faciliteter.
Effektiv segregering, insamling och nedbrytning är nödvändigt för att dra fördel av den biobaserade och biologiskt nedbrytbara plasten. I sin frånvaro hamnar det mesta av den biologiskt nedbrytbara plasten på deponier.
Framtiden för biologiskt nedbrytbar plast
Plasters biologiskt nedbrytbara natur kan inte lösa problemet med plastföroreningar om de inte kasseras på rätt sätt. Det är också fortfarande nödvändigt för konsumentbeteendet att fokusera på att minska konsumtionen eller återvinna plast för att dra nytta av förändringen från konventionell plast med fossila bränslen till biologiskt nedbrytbar plast.
