在可持续发展和提高环境意识的世界里,人们很容易迷失在无数相关的术语中。关于可生物降解这个术语有很多误解,因为许多产品都被贴上了可生物降解的标签,即使它们可能不严格符合其定义的最重要方面。为了尽量减少由此产生的混乱和剥削,ASTM(美国材料测试协会)和ISO(国际标准组织)等组织制定了标准,以适当评估材料在不同环境中的生物降解性(以及与废物管理有关的其他特性)[1]。
来源:绿色日记
人们对这些术语很感兴趣,特别是来自包装行业,这是陆地和水生污染的主要原因。替代的材料正在开发,以遏制对环境产生负面影响的废物的扩散。新材料正在开发和试验中,它可以很容易地分解,而不需要在生产过程中添加微生物或化学物质。新的处理技术也正在研究中,以管理已经在循环中的废物。
在这篇文章中,你将了解到:
从理论上讲,任何由有机化合物组成的材料都是可生物降解的。无论需要多长时间,碳基材料都会不可避免地通过微生物呼吸被氧化成二氧化碳。
这种将有机碳转化为无机碳的过程也被称为矿化作用.然而,从人类的角度和有用的时间尺度来看,合成高分子材料被认为是惰性的或耐生物降解的,因为它们经历了极其缓慢的降解过程。焚烧和能量回收通常是处理这类废物的最佳方法。
可生物降解材料是指可以被细菌、真菌和藻类等微生物自然分解的材料,无需任何人为干预,以加工条件或化学添加剂的形式存在。这些材料含有植物或动物微生物,有助于在丢弃后将其分解。
这些材料的降解发生在氧气的存在下,随着时间的推移产生水、二氧化碳、矿物质和新的生物量。然而,这些材料也有可能在无氧的情况下分解,但副产品是甲烷(温室气体)。分解的成分大部分时间对地球上的生命没有营养价值。这一过程必须满足某些有利的条件,如合适的温度、微生物、营养物质、水分、氧气,最重要的是时间。
来源:Packaging Europe。
一个常见的误解是方程生物材料用可生物降解的材料。尽管名称相似,但生物基材料不能自动生物降解,而生物降解材料也不一定是生物基的。“生物基”是指由可再生生物质(通常是植物)制成的材料,而“可生物降解”则是指材料在微生物的作用下发生降解的报废情况。
可堆肥材料,像可生物降解材料一样,是由微生物分解的,但有一个关键的区别:分解物质必须在不引入任何毒性的情况下提高土壤的营养质量。此外,整个过程必须在12周内完成,材料才能被认为是可堆肥的。
可以推断,可堆肥材料是由有机原料制成的,因为其分解成分是有机的,对土壤有益。然而,这并不一定是正确的,因为不是所有的生物基材料都是可堆肥或可生物降解的。一些以石油为基础的材料可以制成堆肥,例如巴斯夫的产品Ecoflex.
堆肥的过程通常是不可能在一个小的和不受监管的规模(家庭堆肥)。通常需要在工业堆肥设施中进行,在那里保持适当的条件(如温度、湿度等)。
根据ASTM标准,D6400在美国,一旦一种材料在受控的实验室环境中通过了分解、生物降解和无毒性的测试,就被认为是可堆肥的。类似的ISO标准EN 13432是专门为包装而制定的,只要生产中使用的单个组件是可堆肥的,就认为这种材料是可堆肥的。
降解是一种分解过程,在高温、阳光和潮湿的条件下,塑料最终会碎裂,导致塑料聚合物链的削弱。
最终产品是许多微观颗粒,它们可能比降解前更成问题,因为它们可能会进入动物的饮食,并影响食物链。许多专家认为,可降解塑料并不能解决任何问题,反而会把问题推到未来。
图源:马丁·邦德/科学图片库。
在这里,我们比较了三个术语,可生物降解、可堆肥和可降解,并强调了它们的关键区别。
可生物降解的 |
可降解的 |
可降解 |
退化通常在不到一年的时间内发生。 |
降解必须在12周内完成。 |
退化需要的时间最长,可能持续几十年。 |
可生物降解的材料在降解后并不一定能丰富地球。 |
可堆肥材料的退化形式通过营养物质和质地改善丰富了地球。 |
可降解的材料在降解后不会使土壤变得肥沃。 |
由于缺乏氧气,生物可降解塑料在垃圾填埋场中无法降解,而氧气是微生物生存和运作所必需的。 |
可堆肥塑料需要非常特殊的条件才能降解,仅仅将它们暴露在氧气中是不够的。 |
可降解塑料不需要氧气就能降解。 |
降解是通过天然微生物的酶作用发生的。 |
降解通过定制微生物的酶作用进行。 |
降解是通过化学方式进行的,但不是通过微生物的酶作用。 |
可生物降解的材料可以分解成几种成分,包括有机材料。 |
可堆肥的材料可以分解成几种成分,包括有机材料。 |
可降解材料分解成微观碎片(微塑料),但不能分解成有机材料。 |
退化对地球是良性的。 |
退化对地球是良性的。 |
降解为微塑料可能对地球有害。 |
虽然生物可降解、可堆肥和可降解这三个术语是用来描述特定的塑料,但严格地说,人们可以说所有可堆肥的塑料也是生物可降解的,而生物可降解和可堆肥的塑料都是可降解的。大量的研究仍在进行中,以创造新的材料和新的处理工艺,期望这些术语的含义在未来得到修订并不牵强。
[1] Vaverková, Magdalena,等。“研究可降解/可生物降解塑料材料在受控堆肥环境中的生物降解性。”生态化学与工程S 19.3(2012): 347-358。
[2] Degli Innocenti,弗朗西斯科。“生物降解性和堆肥性。”生物可降解聚合物和塑料。施普林格,波士顿,马萨诸塞州,2003年。33-45。
[3] Folino, Adele,等。废弃生物塑料在自然和工业环境中的生物降解:综述。可持续发展12.15(2020):6030。