Biorazgradiva plastika može biti na biološkoj osnovi ili na bazi fosilnih goriva. Posljednjih godina proizvedene su nove vrste plastike kako bi se riješio problem onečišćenja plastikom, pokušavajući skratiti vrijeme potrebno za njezinu razgradnju, osobito u prirodnim uvjetima. Međutim, nije sva trenutna biorazgradiva plastika postigla ovaj cilj.
Definicija biorazgradive plastike
Biorazgradiva plastika je ona koja se može razgraditi mikrobiološkim djelovanjem i proizvesti prirodne krajnje proizvode, poput vode i ugljičnog dioksida, u razumnom vremenskom razdoblju. Vrijeme potrebno za potpunu razgradnju ovisi o materijalu, uvjetima okoline kao što su temperatura i vlaga te mjestu razgradnje prema Institutu za biorazgradive proizvode (BPI str. 2).
Kompostabilna plastika je ona koja se brzo biorazgradi i pretvara u humus koji nije kontaminiran metalima. Nije sva biorazgradiva plastika kompostirana; samo neki jesu.
Materijali moraju udovoljavati ASTM specifikacijama D6400 ili D6868 da bi se mogli nazvati biorazgradivim i kompostiranim na kopnu, te udovoljavati ASTM D7081 specifikacijama za morsko okruženje. ASTM je svjetska grupa za standarde proizvoda.
Biorazgradiva polisterska plastika
Plastika koja je dobivena iz biljaka naziva se bioplastika. Nisu svi oni biorazgradivi; na primjer, postoje PET boce na biobazi napravljene da budu izdržljive. Biorazgradiva plastika izrađena je od dva materijala: biomase i poliestera dobivenih iz biljaka. Postoje dvije vrste poliestera na biološkoj osnovi: polilaktidna kiselina (PLA) i polihidroksialkanoat (PHA).
Polihidroksialkanoat (PHA)
PHA prirodno proizvode bakterije i biljke genetski modificiranih organizama (GMO), ali postoje planovi za pokušaj proizvodnje iz otpada hrane. Polihidroksibutirat ili PHB također je vrsta PHA koja se naširoko koristi. PHA je skupo napraviti jer se samo ograničene količine mogu proizvesti iz bakterija.
- Upotrebe:PHA se koriste kao omoti za hranu, čaše, tanjuri, premazi za papir i karton i 'mnoge medicinske upotrebe, uključujući šavove, gaze i premaze za lijekove' prema izvješću Centra za industrijsku i obrazovnu suradnju (CIEC izvješće). Može zamijeniti većinu glavnih tipova plastike na bazi fosilnih goriva koji se trenutno koriste, kao što su PE, PS, PVC i PET, ističe Bio Based Press.
- Plastika s mješavinom PHA škroba/celuloze:Neki plastični predmeti izrađeni su u potpunosti od PHA, kao u slučaju boca za vodu, navodi Bio Based Press. Međutim, budući da je proizvodnja PHA skupa, također se miješa sa škrobom i celulozom kako bi bila ekonomičnija. Ovo ima dodatnu prednost poboljšanja brzine razgradnje prema Dartmouth Undergraduate Journal of Science (DUJS).
- Biorazgradnja: Može se u potpunosti kompostirati u okruženjima bogatim mikrobima i gljivicama, posebice tlu. Ovi mikrobi razgrađuju PHA uz pomoć enzima. Vrijeme potrebno za razgradnju ovisi o koncentraciji mikroba u okolišu.
- PHA treba dva mjeseca da se razgradi u dvorištima, piše Bio Based Press.
- Stopa razgradnje puno je sporija u morskim vodama gdje se manje od 50% razgrađuje nakon šest mjeseci dodaje CalRecycle (str. 6). PHA je prošao test ASTM D7081 pokazujući 30% razgradnje u šest mjeseci (str. 7).
Polilaktidna kiselina (PLA)
DUJS objašnjava da je PLA termoplastika nastala fermentacijom pomoću bakterija. PLA je zapravo dugačak lanac mnogih molekula mliječne kiseline. Budući da postoji mnogo jeftinih načina za proizvodnju mliječne kiseline, oni se moraju samo polimerizirati ili spojiti. Stoga je PLA jeftiniji od PHA. Međutim, PLA je krt i njegova primjena je ograničenija od PHA. Proizvođači rješavaju ovaj problem dodavanjem aditiva ili polimera.
- Upotreba: Izrađuje se u vrećicama za namirnice, ambalaži za hranu, bocama, šalicama i tanjurima. Budući da se dobro razgrađuje u prisutnosti kiselina, koristi se u nekim medicinskim primjenama poput medicinskih konaca i ploča, gdje se otapa nakon 90 dana, navodi se u izvješću CIEC-a. Također se koristi u 3-D ispisu objekata.
- Mješavine PLA i polimera: PHA se također može miješati s polimerima iz obnovljivih izvora kako bi se poboljšale njegove kvalitete prema DUJS-u.
- Biorazgradnja: PLA se ne može lako kompostirati u dvorištu jer potrebna temperatura i razina vode nisu dostupni u ovom okruženju.
- PLA može potrajati šest do 12 mjeseci da se razgradi u tlu.
- PLA-u je potrebno tri do šest mjeseci da se razgradi u komercijalnim objektima, primjećuje World Centric.
- Kad se razgradnja odvija u prisutnosti kisika, krajnji proizvodi su ugljični dioksid i voda.
- Ako se razgradnja PLA dogodi na odlagalištima bez kisika, proizvodi se plin metan koji je 20 puta štetniji za okoliš od ugljičnog dioksida, ističe se u priopćenju Američkog kemijskog društva (str. 2).
- PLA nije prošao test ASTM D7081 jer se samo 3% razgradilo u morskim vodama nakon šest mjeseci prema CalRecycle (str. 7).
Budući da se PLA ne razgrađuje brzo u tlu ili morskoj vodi, to može postati problem kada se baca u smeće.
Biorazgradiva plastika na bazi biomase
Plastika na bazi biomase izrađena je od škroba i celuloze dobivenih iz ostataka usjeva, kao i drva s drveća.
celulozni acetat
Celulozni acetat (CA) je sintetski proizvod koji se dobiva iz celuloze koja se nalazi u svakom dijelu biljke. Prema znanstvenoj publikaciji iz 2018., celuloza se trenutno koristi od pamuka, drva i otpadaka usjeva. Ovo se može koristiti za oblikovanje lijevane čvrste plastike, filtera za cigarete, premaza, fotografskih filmova i filtera. Celofan je biorazgradivi film proizveden od celuloze. U tijeku su nova istraživanja kako bi se pronašli novi plastični filmovi od otpadnog usjeva i drvnog materijala koji su vodootporni i biorazgradivi prema Phys.org.
Biorazgradivost: Istraživanja pokazuju da se CA razgrađuje i smanjuje za 70% svoje težine nakon 18 mjeseci u prirodi.
Škrob
Recenzija iz 2017. navodi da se škrob tretira toplinom, vodom i plastifikatorima kako bi se proizvela termoplastika. Za povećanje čvrstoće kombinira se s punilima od drugih materijala. Glavni izvori škroba su kukuruz, pšenica, krumpir i kasava. Ova se plastika koristi za pakiranje, vrećice i poljoprivredne folije za malč, posuđe, posude za cvijeće i oblikuje se za izradu ambalaže i robe široke potrošnje. Smatra se alternativom za polistiren (PS) prema Food Packaging Forumu. Škrob se dodaje biološkoj i konvencionalnoj plastici kako bi bila biorazgradivija, navodi se u izvješću Phys za 2017.
Biorazgradivost: Plastika na bazi škroba može se kompostirati ili samo biorazgradiva. Varijante koje se mogu kompostirati zahtijevaju 90 dana za razgradnju u industrijskim postrojenjima, dok je za biorazgradive varijante potrebno 100 dana za 46% razgradnje i do dvije godine za potpunu razgradnju.
Biorazgradiva plastika na bazi fosilnih goriva
Prema vodiču za bioplastiku, postoji nekoliko novih vrsta plastike na fosilna goriva koja također može biti biorazgradiva. Najčešći su polibutilen sukcinat (PBS), polikaprolakton (PCL), polibutirat adipat tereftalat (PBAT) i polivinil alkohol (PVOH/PVA).
- PBATje polimer koji se proizvodi od derivata fosilnih goriva i ponekad se koristi u kombinaciji sa škrobom. Nastoji se proizvesti ovaj polimer iz obnovljivih izvora. Vodič za bioplastiku vidi je kao zamjenu za LDPE i HDPE. Koristi se za izradu vreća za smeće, folija za zamatanje, jednokratne ambalaže i posuđa (šalice, zdjelice i sl.). Ne samo da je biorazgradivo, već se može i kompostirati.
- PCL je sintetski poliester koji se koristi za izradu vrećica koje se mogu kompostirati, u medicinskoj primjeni (šavovi i vlakna), kao površinski premazi, ljepila za cipele i kožu, i učvršćivači za cipele i ortopedske udlage. Ovu plastiku mogu razgraditi kvasci. Više od 90% filmova i 40% pjene od ovog materijala može se razgraditi u 15 dana.
- PBS je smola proizvedena iz fosilnih goriva ili također može biti na biološkoj bazi prema Succinity (str. 1, 5). Može se kombinirati s drugim polimerima na biološkoj osnovi ili vlaknima poput jute kako bi se poboljšala njegova kvaliteta. PBS se koristi za izradu ambalaže za hranu, uslužnog posuđa, poljoprivrednih malč ploča, posuda za biljke, higijenskih proizvoda poput pelena i ribarskih mreža.
- PVOH je smola koja se može koristiti za izradu folija za pakiranje koje mogu zamijeniti LDPE i HDPE. Njegove druge važne primjene su premazi i aditivi za proizvodnju papira i kartona prema Food Packaging Forumu.
Sve četiri plastike na bazi fosilnih goriva biološki se razgrađuju u tri mjeseca u industrijskom kompostiranju, u jednoj godini u dvorišnom kompostiranju i u jednoj do dvije godine u tlu/odlagalištima prema InnProBio (str. 4).
Recikliranje i kompostiranje
Moraju se imati na umu svojstva različite biorazgradive plastike kako bi se s njome postupalo na kraju njihovog životnog ciklusa, upozorava Agencija za zaštitu okoliša (EPA).
- EPA objašnjava da se biorazgradiva plastika ne smije dodavati u kante za smeće u kojima se reciklira konvencionalna plastika jer je napravljena od različitih materijala. Ovo vrijedi i za biogoriva i za fosilna goriva.
- Iako je plastika označena kao biorazgradiva i kompostirajuća, mnoge od njih mogu se razgraditi samo u uvjetima dostupnim u komercijalnim postrojenjima za kompostiranje; obratite se lokalnim agencijama za recikliranje za informacije o najbližoj kompostari. Bilo je samo 200 takvih objekata u SAD-u 2017., pa je potrebno povećati broj ovakvih centara.
- Potvrdite da se vrećice mogu kompostirati kod kuće slijedeći upute za proizvod prije nego ih dodate u kante za kompost.
- Oporaba materijala iz biorazgradive plastike nije moguća recikliranjem zbog nedostatka postrojenja.
Učinkovito odvajanje, prikupljanje i razgradnja neophodni su za iskorištavanje prednosti biološke i biorazgradive plastike. U njegovom nedostatku većina biorazgradive plastike završi na odlagalištima.
Budućnost biorazgradive plastike
Biorazgradiva priroda plastike ne može riješiti problem onečišćenja plastikom ako se ne odloži na odgovarajući način. Također je i dalje neophodno da ponašanje potrošača ostane usredotočeno na smanjenje potrošnje ili recikliranje plastike kako bi imali koristi od promjene s konvencionalne plastike na fosilna goriva na biorazgradivu plastiku.
