Biohajoavat muovit voivat olla biopohjaisia tai fossiilisiin polttoaineisiin perustuvia. Viime vuosina on tuotettu uudentyyppisiä muoveja muovisaasteongelman ratkaisemiseksi yrittämällä lyhentää niiden hajoamiseen tarvittavaa aikaa erityisesti luonnollisissa olosuhteissa. Kaikki nykyiset biohajoavat muovit eivät kuitenkaan ole saavuttaneet tätä tavoitetta.
Biohajoavien muovien määritelmä
Biohajoavat muovit ovat sellaisia, jotka voivat hajota mikrobien vaikutuksesta ja tuottaa kohtuullisessa ajassa luonnollisia lopputuotteita, kuten vettä ja hiilidioksidia. Täysin hajoamiseen tarvittava aika riippuu materiaalista, ympäristöolosuhteista, kuten lämpötilasta ja kosteudesta, sekä hajoamispaikasta Biodegradable Products Instituten (BPI s. 2) mukaan.
Kompostoituvat muovit ovat niitä, jotka hajoavat nopeasti biologisesti ja muuttuvat humukseksi, joka ei ole metallien saastuttamaa. Kaikki biohajoavat muovit eivät ole kompostoitavia; vain jotkut ovat.
Materiaalien on täytettävä ASTM-spesifikaatiot D6400 tai D6868, jotta niitä voidaan kutsua biohajoaviksi ja kompostoitaviksi maalla, ja niiden on täytettävä ASTM D7081 -vaatimukset meriympäristöille. ASTM on maailmanlaajuinen tuotestandardien ryhmä.
Biopohjaiset polysterimuovit, jotka hajoavat biologisesti
Kasveista saatuja muoveja kutsutaan biopohjaisiksi muoveiksi. Kaikki nämä eivät ole biohajoavia; Esimerkiksi biopohjaisia PET-pulloja on tehty kestäviksi. Biologisesti hajoavat biopohjaiset muovit valmistetaan kahdesta materiaalista: biomassasta ja kasveista saaduista polyestereista. Biopohjaisia polyestereitä on kahdenlaisia: polylaktidihappo (PLA) ja polyhydroksialkanoaatti (PHA).
Polyhydroksialkanoaatti (PHA)
PHA:ta tuottavat luonnollisesti bakteerit ja geneettisesti muunnetut organismit (GMO-kasvit), mutta suunnitelmissa on kokeilla tuotantoa ruokajätteestä. Polyhydroksibutyraatti tai PHB on myös eräänlainen PHA, jota käytetään laaj alti. PHA:iden valmistaminen on kallista, koska bakteereista voidaan tuottaa vain rajoitettuja määriä.
- Käyttö:PHA:ita käytetään elintarvikekääreinä, kuppeina, lautasina, paperin ja pahvin päällysteinä sekä "monissa lääketieteellisissä käyttötarkoituksissa, mukaan lukien ompeleet, sideharsot ja lääkkeiden päällysteet" Teollisuus- ja koulutusyhteistyökeskuksen (CIEC-raportti) raportin mukaan. Se voi korvata suurimman osan tällä hetkellä käytetyistä tärkeimmistä fossiilisiin polttoaineisiin perustuvista muovityypeistä, kuten PE, PS, PVC ja PET, Bio Based Press huomauttaa.
- PHA:lla sekoitettu tärkkelys/selluloosa muovit: Jotkut muovituotteet on valmistettu kokonaan PHA:sta, kuten vesipullojen tapauksessa toteaa Bio Based Press. Koska PHA:n tuotanto on kuitenkin kallista, siihen sekoitetaan myös tärkkelystä ja selluloosaa, jotta se olisi taloudellisempaa. Tällä on lisäetu, että se parantaa hajoamisnopeutta Dartmouth Undergraduate Journal of Sciencen (DUJS) mukaan.
- Biohajoaminen: Se voi olla täysin kompostoivaa ympäristöissä, joissa on runsaasti mikrobeja ja sieniä, erityisesti maaperässä. Nämä mikrobit hajottavat PHA:ta entsyymien avulla. Hajoamiseen tarvittava aika riippuu mikrobien pitoisuudesta ympäristössä.
- PHA:n hajoaminen takapihoilla kestää kaksi kuukautta Bio Based Pressin mukaan.
- Hajoamisnopeus on paljon hitaampaa merivesillä, joissa alle 50 % hajoaa kuuden kuukauden kuluttua lisää CalRecycle (s. 6). PHA läpäisi ASTM D7081 -testin osoittamalla 30 %:n hajoamista kuudessa kuukaudessa (s. 7).
Polylaktidihappo (PLA)
DUJS selittää, että PLA on kestomuovi, joka on valmistettu bakteerien fermentoimalla. PLA ovat itse asiassa monien maitohappomolekyylien pitkä ketju. Koska maitohapon valmistamiseksi on monia edullisia tapoja, ne tarvitsee vain polymeroida tai yhdistää. Siksi PLA on halvempaa kuin PHA. PLA on kuitenkin hauras ja sen käyttö on rajoitetumpaa kuin PHA. Valmistajat kiertävät tämän ongelman lisäämällä lisäaineita tai polymeerejä.
- Käyttö: Siitä valmistetaan ruokakassit, elintarvikepakkaukset, pullot, kupit ja lautaset. Koska se hajoaa hyvin happojen läsnä ollessa, sitä käytetään joissakin lääketieteellisissä sovelluksissa, kuten lääketieteellisissä ompeleissa ja levyissä, joissa se liukenee 90 päivän kuluttua, toteaa CIEC:n raportti. Sitä käytetään myös objektien 3D-tulostuksessa.
- PLA ja polymeerisekoitukset: PHA:ta voidaan myös sekoittaa uusiutuvista lähteistä peräisin olevien polymeerien kanssa parantaakseen sen ominaisuuksia DUJS:n mukaan.
- Biohajoaminen: PLA:ta ei voida helposti kompostoida takapihalla, koska tarvittava lämpötila ja vesitasot eivät ole saatavilla tässä ympäristössä.
- PLA voi kestää 6-12 kuukautta ennen kuin se hajoaa maaperässä.
- PLA:n hajoaminen kaupallisissa tiloissa kestää kolme kuusi kuukautta, toteaa World Centric.
- Kun hajoaminen tapahtuu hapen läsnä ollessa, lopputuotteet ovat hiilidioksidia ja vettä.
- Jos PLA hajoaa kaatopaikoilla ilman happea, se tuottaa metaanikaasua, joka on 20 kertaa haitallisempaa ympäristölle kuin hiilidioksidi viittaa American Chemical Societyn julkaisuun (s. 2).
- PLA ei läpäissyt ASTM D7081 -testiä, koska vain 3 % hajosi merivesissä kuuden kuukauden kuluttua CalRecyclen mukaan (s. 7).
Koska PLA ei hajoa nopeasti maaperässä tai merivedessä, tästä voi muodostua ongelma roskaisesti.
Biomassapohjaiset biohajoavat muovit
Biomassapohjaiset muovit valmistetaan satojätteistä saadusta tärkkelyksestä ja selluloosasta sekä puiden puusta.
Selluloosaasetaatti
Selluloosaasetaatti (CA) on synteettinen tuote, joka on johdettu kasvin jokaisessa osassa olevasta selluloosasta. Selluloosaa käytetään tällä hetkellä puuvillasta, puusta ja satojätteistä vuoden 2018 tieteellisen julkaisun mukaan. Tätä voidaan käyttää muovattujen kiinteiden muovien, savukkeiden suodattimien, pinnoitteiden, valokuvafilmien ja suodattimien muodostamiseen. Selofaani on selluloosasta valmistettu biohajoava kalvo. Meneillään on uusi tutkimus, jolla löydetään uusia muovikalvoja jätekasveista ja puumateriaalista, jotka ovat vedenkestäviä ja biologisesti hajoavia Phys.orgin mukaan.
Biohajoavuus: Tutkimukset osoittavat, että CA hajoaa ja vähenee 70 % painostaan 18 kuukauden kuluttua luonnossa.
tärkkelys
Vuoden 2017 katsauksessa huomautetaan, että tärkkelystä käsitellään lämmöllä, vedellä ja pehmittimillä kestomuovin valmistamiseksi. Sen lujuuden parantamiseksi se yhdistetään muista materiaaleista valmistettuihin täyteaineisiin. Tärkeimmät tärkkelyksen lähteet ovat maissi, vehnä, peruna ja maniokki. Tätä muovia käytetään pakkauksissa, pusseissa ja maatalouden multakalvoissa, astioissa, kukkaruukuissa ja muovataan pakkausten ja kulutustavaroiden valmistukseen. Food Packaging Forumin mukaan se nähdään vaihtoehtona polystyreenille (PS). Tärkkelystä lisätään biopohjaisiin ja tavanomaisiin muoveihin, jotta ne olisivat biohajoavia, toteaa vuoden 2017 Phys-raportti.
Biohajoavuus: Tärkkelyspohjaiset muovit voivat olla kompostoitavia tai vain biohajoavia. Kompostoitavien versioiden hajoaminen vaatii teollisuuslaitoksissa 90 päivää, kun taas biohajoavat versiot vaativat 100 päivää 46 %:n hajoamiseen ja jopa kaksi vuotta täydelliseen hajoamiseen.
Fossiilisiin polttoaineisiin perustuvat biohajoavat muovit
Bioplastics Guiden mukaan on olemassa muutamia uusia fossiilisten polttoaineiden muoveja, jotka voivat myös olla biohajoavia. Yleisimmät ovat polybutyleenisukkinaatti (PBS), polykaprolaktoni (PCL), polybutyraattiadipaattitereftalaatti (PBAT) ja polyvinyylialkoholi (PVOH/PVA).
- PBATon polymeeri, joka valmistetaan fossiilisten polttoaineiden johdannaisista ja jota käytetään joskus yhdessä tärkkelyksen kanssa. Tätä polymeeriä yritetään tuottaa uusiutuvista lähteistä. Biomuovioppaan mielestä se korvaa LDPE:n ja HDPE:n. Siitä valmistetaan roskapussit, käärekalvot, kertakäyttöpakkaukset ja astiat (kupit, astiat jne.). Se ei ole vain biohajoava, vaan myös kompostoitava.
- PCL on synteettinen polyesteri, jota käytetään kompostoivien pussien valmistukseen lääketieteellisissä sovelluksissa (ompeleet ja kuidut), pintapinnoitteina, kenkien ja nahan liima-aineina sekä kenkien ja ortopediset lastat. Hiivat voivat hajottaa tämän muovin. Yli 90 % tästä materiaalista valmistetuista kalvoista ja 40 % vaahdosta voi hajota 15 päivässä.
- PBS on fossiilisista polttoaineista valmistettu hartsi tai se voi olla myös biopohjainen Succinityn mukaan (s. 1, 5). Sitä voidaan yhdistää muihin biopohjaisiin polymeereihin tai kuituihin, kuten juuttiin, sen laadun parantamiseksi. PBS:stä valmistetaan elintarvikepakkauksia, palvelutarvikkeita, maatalousmultalevyjä, ruukkuja, hygieniatuotteita, kuten vaippoja ja kalaverkkoja.
- PVOH on hartsi, josta voidaan valmistaa pakkauskalvoja, jotka voivat korvata LDPE:n ja HDPE:n. Sen muita tärkeitä käyttökohteita ovat pinnoitteet ja lisäaineet paperin ja kartongin valmistukseen Food Packaging Forumin mukaan.
Kaikki neljä fossiilisiin polttoaineisiin perustuvaa muovia hajoavat kolmessa kuukaudessa teollisessa kompostoinnissa, yhdessä vuodessa takapihakompostoinnissa ja 1-2 vuodessa maaperässä/kaatopaikoilla InnProBion mukaan (s. 4).
Kierrätys ja kompostointi
Erilaisten biohajoavien muovien ominaisuudet on pidettävä mielessä, jotta niitä voidaan käsitellä niiden elinkaaren lopussa, varoittaa ympäristönsuojeluvirasto (EPA).
- EPA selittää, että biohajoavaa muovia ei saa lisätä roskiin, joissa kierrätetään perinteisiä muoveja, koska ne on valmistettu eri materiaaleista. Tämä pätee sekä biopohjaisiin että fossiilisiin polttoaineisiin.
- Vaikka muovit on merkitty biohajoaviksi ja kompostoitaviksi, monet niistä voivat hajota vain kaupallisissa kompostointilaitoksissa olevissa olosuhteissa; ota yhteyttä paikallisiin kierrätystoimistoihin saadaksesi tietoa lähimmästä kompostilaitoksesta. Yhdysvalloissa oli vuonna 2017 vain 200 tällaista laitosta, joten tällaisia keskuksia on lisättävä.
- Varmista pussien kompostoitumista kotona noudattamalla tuoteohjeita ennen kuin lisäät ne kompostiastioihin.
- Materiaalin t alteenotto biohajoavista muoveista ei ole mahdollista kierrätyksellä tilojen puutteen vuoksi.
Tehokas erottelu, kerääminen ja hajottaminen on välttämätöntä biopohjaisten ja biohajoavien muovien hyödyntämiseksi. Sen puuttuessa suurin osa biohajoavasta muovista päätyy kaatopaikoille.
Biohajoavien muovien tulevaisuus
Muovien biohajoava luonne ei voi ratkaista muovisaasteen ongelmaa, jos niitä ei hävitetä asianmukaisesti. Kuluttajien käyttäytymisen on myös edelleen keskityttävä vähentämään kulutusta tai kierrättämään muovia, jotta voidaan hyötyä siirtymisestä tavanomaisista fossiilisia polttoaineita käyttävistä muoveista biohajoaviin muoveihin.
