Entelektüel

Parçalanabilir plastikler tek kullanımlık ambalaj sorununu çözebilir mi?Kaynak: pexels.com

Okuma kılavuzu

●

○

"Çözünür" plastikler, çevre korumada yeni bir trend haline geldi.Bununla birlikte, üretim ve kullanımdan ayırma ve işlemeye kadar, "bozunur" problemlerin neden olduğu problemler çözülmekten çok daha fazladır.Sadece maliyeti yüksek değil, aynı zamanda geleneksel plastikler kadar dayanıklı da değil;Atık haline geldikten sonra, gerçekten "bozunmayı" gerçekleştirmek için hala çok ayrıntılı sınıflandırılmış toplama ve endüstriyel kompostlama ortamına ihtiyaç duyar.Bununla birlikte, çoğu alanda bu iki koşulun sağlanması zordur, bu nedenle laboratuvardan çıkıp geniş ölçekli uygulamaya geçmesi gerekip gerekmediğini sorgulamak için nedenimiz var.

Yang Jinqi tarafından yazıldı.

Sorumlu editör: Feng Hao

●●● Yaklaşan 2022 Pekin Kış Olimpiyat Oyunlarını memnuniyetle karşılamak için Sinopec, bağlı olduğu Beijing Petroleum'un, plastiği azaltmak için Kış Olimpiyat Oyunlarının Yanqing rekabet alanının bulunduğu Zhangshanying Kasabasına 100.000 parçalanabilir plastik torba bağışlayacağını duyurdu. oyunların çalışması sırasında kirlilik.Bu plastik torbaların malzemesi, kompostlama koşulları altında bozunabilen PBAT'dir (bütandiol adipat ve bütandiol tereftalat kopolimeri).Halkın plastik kirliliği konusundaki farkındalığının artmasıyla birlikte, bozunabilir plastikler beyaz kirliliği çözmenin altın anahtarı olarak görülüyor.

Bununla birlikte, giderek daha fazla çalışma, plastik kirliliğine bir çözüm olarak bozunabilir plastiklerin etkinliğini sorgulamaya başlıyor.Örneğin, sözde bozunabilir plastikler hangi koşullar altında bozunabilir?Mevcut atık arıtma tesisi sistemi üzerinde nasıl bir etkisi olacak?

Bu soruları yanıtlamadan önce, "bozunur plastikler" kavramına, ilkesine, koşullarına ve mevcut pratik uygulamasına bir göz atabiliriz.

1

Parçalanabilir plastik nedir?

Koşulsuz bozulmadan bahsetmek, dozsuz toksisiteden bahsetmeye benzer.

Parçalanabilirlik koşulları birçok yönü içerir - sıcaklık, nem, oksijen, mikrobiyal popülasyon, vb. Ek olarak, zaman faktörü çok önemlidir.Sıradan plastik şişeler gibi sıradan fosil bazlı plastikler de 450-500 yıl sonra doğal ortamda bozunabilir, ancak bu bahsettiğimiz çevre koruma için anlamsızdır.

Malzemenin moleküler yapısı açısından, bozunma süreci aslında genel plastiklerin kimyasal yapısına müdahale eder, yani polyesterin uzun zincirli karbon bağı kısa zincirlere ve ardından karbondioksit, su ve biyokütleye ayrışır. doğanın maddi döngüsüne güvenli bir şekilde geri dönmek için.

Piyasadaki yaygın plastiklerin çoğu, polipropilen (PP), etilen tereftalat (PET), polivinil klorür (PVC) vb. gibi bozunmayan plastiklerdir. Geri dönüştürülebilirler, ancak çöplüklere atılırsa, genellikle yüzlerce alır. bozulmak için yıllar.

Plastik bozunmanın genellikle iki yolu vardır, fotooksidatif bozunma ve biyolojik bozunma.Foto oksidatif bozunma (aşağıdaki tabloda gösterildiği gibi) üzerindeki büyük tartışmalar ışığında, bu makale aşağıdakilere odaklanmaktadır: biyolojik bozunma.

Foto oksidatif bozunma (okso bozunabilir) genellikle katkı maddeleri ekleyerek oksijen, ışık veya yüksek sıcaklık altında geleneksel fosil bazlı plastiklerin parçalanmasını hızlandırır.Foto oksidatif olarak parçalanabilen plastikler, birkaç ay veya yıl içinde parçalanabilmelerine ve hatta çıplak gözle görülememesine rağmen, parçalanan plastikler, çevrede yavaş yavaş mikro plastikler (genellikle 5 mm'den küçük partikül boyutuna sahip plastik parçacıklar) haline gelecektir.Şu anda mikro plastiklerin kısa sürede tamamen bozunabileceğine dair bir kanıt yok.Bu nedenle, foto oksijen bozulması tartışmalıdır ve "yeşil yıkama" olduğundan şüphelenilmektedir.

Ek olarak, foto oksidatif olarak parçalanabilen plastikler pratikte dayanıklı değildir ve kullanımdan sonra ne geri dönüştürülebilir ne de kompostlanabilir.Aksine, her iki arıtma yöntemine de müdahale edecekler - geri dönüştürülmüş plastiklerin performansını azaltacaklar ve kompost ürünlerini kirletecekler.Dünyanın dört bir yanındaki büyük markalar (Unilever, Pepsi Cola gibi), araştırma kurumları ve kamu refahı kurumları, kısa sürede tamamen bozulabileceğine dair kanıtlar bulunana kadar bu plastiğin üretimini yasaklamayı teklif ediyor.

Biyobozunma, belirli bir ortamda mikrobiyal etki yoluyla malzemelerin tamamen karbondioksit ve suya dönüştürülmesini ifade eder.Polyester kısa zincirlerini karbondioksite dönüştürebilen mikroorganizmalar arasında bakteri, mantar ve protozoa bulunur ve bunlar tarafından salgılanan bir enzim polyester bağlarını parçalayabilir.

Şu anda piyasada 20'den fazla biyolojik olarak parçalanabilen plastik türü bulunmaktadır.İnsanlar genellikle biyolojik bazlı plastiklerle (yenilenebilir biyolojik kaynaklardan elde edilen bileşenler) karıştırırlar.Aslında, biyolojik olarak parçalanabilen plastikler, biyo bazlı veya fosil bazlı (yenilenemeyen fosil kaynaklardan elde edilen bileşenler) olabilir.

Biyo bazlı plastikler genellikle hammadde olarak manyok, mısır ve şeker kamışı kullanır.Tüm biyo bazlı plastiklerin biyobozunur olmadığı açık olmalıdır.Örneğin, Brezilya'da hammadde olarak şeker kamışıyla büyük ölçekte üretilen biyo PE, biyolojik olarak parçalanamaz.Fosil bazlı plastiklerin çoğu biyolojik olarak parçalanamaz.Elbette, polikaprolakton (PCL), polibütilen süksinat (PBS) ve bütilen adipat ve bütilen tereftalat (PBAT) kopolimeri gibi istisnalar vardır.

2

Büyük ölçekte üretilebilen üç tür biyolojik olarak parçalanabilen plastik

Avrupa biyoplastik pazarı veri raporuna göre, 2019 yılında, biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin küresel toplam üretim kapasitesi, küresel yıllık plastik üretiminin (360 milyon ton) %0,3'ünü oluşturan 1,17 milyon tona ulaştı.Şu anda, büyük ölçekli ticari üretimin üç ana türü vardır.

Bunlardan biri, hammadde olarak bitki nişastası olan nişasta plastikleri ve polilaktik asittir (PLA).Nişasta ucuz, yüksek verimli ve basit bir işlemdir.Dezavantajı, su geçirmez olmaması ve büyük miktarda ekili araziyi işgal eden hammadde olarak gıda mahsullerine bağlı olmasıdır.Şu anda endüstri, tarımsal ve endüstriyel atıklardan (mısır koçanları ve selüloz gibi) hammaddelerin çıkarılmasını da inceliyor.

İkincisi, petrol yan ürünleri veya biyolojik hammaddeler içeren dibazik asit diol kopolyesterleri (PBS, PBSA, PBAT, bundan sonra PBS plastikleri olarak anılacaktır) ve bu tür plastiklerin üretim kapasitesi de yıldan yıla artmaktadır.

Üçüncüsü, fermantasyon sırasında hammadde olarak şekerler veya yağlar ile mikroorganizmalar tarafından sentezlenen polihidroksi yağ asit esterleridir (PHA).Şu anda, üretim kapasitesi hala küçük, dünyada sadece 25000 ton.Bununla birlikte, PLA'ya benzer olduğu ve tarımsal yan ürünleri ve diğer organik atıkları hammadde olarak kullanma potansiyeline sahip olduğu için, PHA olasılığı çok umut vericidir.

Şu anda, biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin fiyatı genellikle geleneksel plastiklerin fiyatından daha yüksektir, ancak üretim kapasitesinin artmasının getirdiği ölçek etkisi ve petrol fiyatlarındaki dalgalanmaların geleneksel plastikler üzerindeki etkisi ile biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin fiyatı giderek daha da artmaktadır. piyasada rekabetçi.

Avustralya'daki Tazmanya Üniversitesi'nde kutup deniz ekolojisi doktoru olan Jia Xinnan, entelektüellere Çin'deki en yaygın bozunabilir plastik biçiminin film olduğunu ve özellikle bozunabilir plastik filmin test edilmesi ve tanıtılmasının hakim olduğunu söyledi.Kentsel alanlarda, en yaygın olarak süpermarketler, alışveriş çantaları ve gıda ambalajlarında kullanılmaktadır.

3

Parçalanabilir plastik, parçalanması gerçekten kolay mı?

Plastik atıkların etkin bir şekilde toplanamaması ve doğal ortama saçılmaması son derece ciddi olumsuz etkilere neden olacaktır.Toplanan plastik atıkların yaygın arıtma yöntemleri arasında düzenli depolama, yakma, geri dönüşüm ve bozulma yer alır.

düzenli depolama

Düzenli depolama, sadece çevreyi kirletmeyen ve halk sağlığını tehdit etmeyen, aynı zamanda biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin depolanmasından sonra diğer organik atıklarla birlikte metan salan en az ideal arıtma yöntemidir.Aynı miktarda metanın sera etkisine katkısı karbondioksitin 25 katıdır ve iklim değişikliğini şiddetlendirir.Plastik bozunması için gerekli sıcaklık, nem ve diğer koşulların olmaması nedeniyle, çöplüklerdeki biyolojik olarak bozunabilen plastikler ile bozunmayan plastikler arasında "bozunabilirlik" açısından neredeyse hiçbir fark yoktur.

Çin Sentetik Reçine Derneği'nin plastik geri dönüşüm şubesinin teknik başkan yardımcısı Wang Jun, entelektüellere şunları söyledi: "Çözünür plastiklerin doğada bozunması için sadece 20 yıla ihtiyacı olduğu varsayılsa bile, bu süre doğada bozunmayan plastiklerden çok daha kısadır. 20 yıldır tamamen bozulmadıkları zaman, doğal ekolojiye ve biyolojiye verdiği zarar diğer plastiklerden farklı değil."

Yakmak

Elektrik üretimi veya ısıtma için yakma, özellikle fosil bazlı plastiklerin kalorifik değerinin kömürden daha yüksek olduğu düşünüldüğünde, çöplükten daha iyidir.Sadece enerji kullanımı açısından olsa bile, kullanılmış plastiklerin yakılması, diğer yenilenemeyen enerji kaynaklarının (kömür, petrol ve doğal gaz) yakılmasından daha verimlidir.

Ancak, Tongji Üniversitesi'nin araştırma ekibi, yakma fırınının cürufunda zor mikro plastikler buldu.Araştırma, yakma fırınına konulan ton atık başına 360000 ~ 102000 mikro plastik partikülün üretilebileceğini tahmin ediyor.Başka bir deyişle, yakma bile plastik kirliliği sorununu bir kerede ve tamamen çözemez.Ayrıca, kaynaklar açısından bakıldığında, plastik yakma da çok israftır.Hem bozunmayan plastikler hem de bozunabilen plastikler hizmet ömürlerini kısaltmak zorunda kalıyor.Aşağıda belirtilen geri dönüşüm bağlantısı ile geri dönüştürülmüş plastiğe dönüşmeye kıyasla, geri dönüşüm imkanını kaybederler.

geri almak

Kaynakların yakma yoluyla basit ve kaba işlenmesiyle karşılaştırıldığında, geri dönüşüm, plastik atıklar için yaygın olarak savunulan bir çözümdür.Fosil bazlı bozunmayan plastikler (PET gibi) büyük ölçekte geri dönüştürülebilir ve plastik veya tekstil ürünlerinin üretimine konulabilir.Norveç merkezli bir sınıflandırma ve geri dönüşüm çözümü sağlayıcısı olan taolang group'un döngüsel ekonomi işinden sorumlu başkan yardımcısı Chang Xinjie, entelektüellere şunları söyledi: "PET şişe geri dönüşümü Çin'de büyük bir ölçek haline geldi. Tao Lang'ın tahminine göre, toplama oranı %85'e ulaştı. ; şu anda, bozunabilir plastikler, kullanım sonrası toplama ve geri dönüşüm dikkate alınmadan, tek seferlik uygulama senaryolarında esas olarak malzemelerle değiştiriliyor, bu nedenle geleneksel geri dönüştürülebilir plastiklerden mutlaka daha iyi değiller."

Chang Xinjie, şu anda birçok işlem sonrası şirketin optik ayırma ekipmanının PP ve PE'den PBAT ve PLA gibi biyolojik olarak parçalanabilen malzemeleri tanımlayabildiğini tanıttı.Ancak sorun, birçok ürünün tek malzeme olmamasıdır.Farklı üreticiler, ürünlerinde PLA, PBAT ve nişasta gibi farklı malzemeleri karıştırabilir ve oranlar farklıdır.Mevcut ekipman, sonraki sıralamada daha fazla sorun yaratan Tanımlama hedeflenemez.

Chang Xinjie şunları söyledi: "Şu anda, Çin'de geri dönüşüm sistemine giren bozunabilir plastik miktarı azdır, ancak gelecekte bozunabilir plastikler yaygın olarak kullanılırsa ve ön uç ürün standartları ve atık sınıflandırması yeterince katı ve iyi değilse, o zaman parçalanabilir plastiklerin geri dönüştürülmüş plastiklerle karışması ve hatta tüm geri dönüşüm sürecini bozması muhtemeldir."

Benzer ilkeye göre, genel kağıt gıda ambalajı (tek kullanımlık kağıt bardak gibi) kompozit malzemelerden oluşur.Su geçirmez ve yağ geçirmez bir plastik film tabakası vardır.Etkili bir şekilde ayrıştırılamazsa, kağıt plastik geri dönüşümünü de etkileyecektir.

Uygulamada, biyolojik olarak parçalanabilen plastikler, kullanımdan sonra bozunma görevlerini tamamlama fırsatına sahip olmak için destekleyici bozunma kanallarına girmelidir.Ancak Chang Xinjie, şu anda Çin'de hala bu tür destekleyici tesislerin çok az olduğunu açıkladı.

4

Parçalanabilir plastikler şu anda kapalı bir malzeme döngüsü oluşturamazlar.

Wang Jun, biyolojik olarak parçalanabilen plastiklerin çok olgunlaşmamış veya çoğu zaman sahte bir kavram olduğuna inanıyor.

Bunun nedeni, insanların zihnindeki "bozulma" kavramının doğanın gözlemlenmesinden gelmesidir.Örneğin, ahşap gibi organizmalar, doğal olarak var olan mikroorganizmalar tarafından diğer organizmaların beslenmesi olmak ve bir malzeme kapalı döngüsü oluşturmak için tamamen bozunabilir.Plastikler gibi yapay polimerler, mikroorganizmalar tarafından sindirilmeden önce kimyasal bozunmanın ilk aşaması için özel hidroliz koşullarına ihtiyaç duyan polyester polimerlerdir.

"Bu, doğal bozulmadan farklıdır. Doğa, doğrudan gıda kaynağı olarak sentetik plastiklerle mikroorganizmaları geliştirmeden önce, sentetik plastikler doğal kapalı döngü Yolu aldı, yani plastikleri doğaya bozunma ve emilim için atmak çevreye karşı sorumlu bir yaklaşım değil. "dedi Wang Jun.

Laboratuvarda incelenen bozunabilir plastikler, bozunma sürecine yardımcı olmak için uygun sıcaklık, nem ve zengin mikrobiyal popülasyonun keyfini çıkarabilir.Bununla birlikte, laboratuvardan çıkmak için, bozunabilir plastikler gerçek bir "dağ geçidi" ile karşı karşıyadır - sınıflandırma, toplama ve işleme - hepsi bağlantılı ve vazgeçilmezdir.

Halihazırda yerel şehirlerdeki çöp sınıflandırma sistemi, parçalanabilir plastiklerin ayrı depolanmasını ve taşınmasını gerçekleştirememektedir.Her türlü plastik aynı şekilde yakma tesisine girerse tüketiciler biyolojik olarak parçalanabilen plastiklere yüksek fiyatlar ödeyerek çevre korumanın önemini kaybedecektir.

Başka bir deyişle, atık ayırma sisteminin katı bir şekilde uygulandığını varsayarsak, arka uç bozunma tesislerinin de biyolojik bozunma koşullarını karşılaması gerekir (verimli bozunma için oksijen genellikle gereklidir, 50 ℃'lik yüksek sıcaklık ve %55 nem). .Şu anda, mutfak atıkları için evsel anaerobik çürütme tesislerinin çoğu, oksijen eksikliği gibi biyolojik bozunma ihtiyaçlarını etkin bir şekilde karşılayamamaktadır.

Kompostlama en yaygın bozulma şeklidir.

Son olarak, polyester biyolojik süreçle karbondioksit, su, mineral tuzları ve biyokütleye dönüştürülebilir ve doğal çevreye (su, toprak) veya hayvanlara ve bitkilere toksik hiçbir madde üretilmez.AB standardına göre, endüstriyel kompostlama koşulu altında, kompostlanabilir malzemeler doğal olarak var olan mikroorganizmalar tarafından tamamen ayrıştırılmalı ve dört koşulu karşılamalıdır: (1) Bileşenler %50'den fazla organik madde içermeli ve ağır metal içeriği geçmemelidir. standart;(2)Kompostlama koşulları altında, malzemelerin %90'ının altı ay içinde tamamen bozulması gerekir;(3)Kompostlama koşulları altında, 12 hafta içinde çıplak gözle ayırt edilemeyecek bir boyuta parçalanması gerekir.(4 )Kompost ürünleri bitki büyümesine ve çimlenmesine (ve solucanlara) zararsızdır.

Şu anda, gübrelenebilir ürünlerin orijinalliğini doğrulamak zordur ve küresel standart endüstriyel kompostlama sistemi, bu tür plastiklerin çıktısından çok daha azdır.Parçalanabilir etiketlere sahip bu "yeşil" paketler, su veya toprak gibi doğal çevreye akmaya devam edecektir.

Wang Jun, "bozunur plastiklerin sıradan plastiklere göre parçalanmasının daha kolay olduğuna inanıyor. Çevreye büyük ölçekte girerlerse, tekrar toplanması neredeyse imkansız ve plastik kirliliği sorunu daha ciddi olacak." arka uç muamelesi geçici olarak göz ardı edilir, bozunabilir plastiklerin kullanım aşamasında sınırlamaları vardır. Wang Jun, bozunabilir plastiklerin doğal olarak bozunabilir malzemelerle karşılaştırıldığında olgunlaşmamışlığının, doğal malzemelerin bozunmasının bir "geçiş" mekanizmasına sahip olması olduğunu açıkladı."Örneğin, yapraklar ağaçlardayken bozulmazlar ve bozulma ancak düştükten sonra, yani yaşam döngüsünün bitiminden sonra gerçekleşir."Wang Jun, "biyolojik olarak parçalanabilen" plastiklerin bu mekanizmaya sahip olmadığına ve bir "kullanım" ile karşı karşıya olduğuna inanıyor ve "Çözünür plastikler, geleneksel bozunmayan plastikler kadar dayanıklı veya tüm doğal malzemeler kadar bozunabilir değil" dedi.

İnsanoğlu milyonlarca yıldır dünya üzerinde yaşıyor ve plastiğin kullanımı ve yaygınlaşması ancak son yüzyılda oldu.Plastikler geniş çapta kullanılmadan önce, insanlarla ürün ambalajı arasındaki ilişki şimdiki gibi değildi.Kısa raf ömrüne sahip yiyecekler genellikle menşeine yakın yerlerde toplu halde satılırdı;insanlar erzak almak için kendi yağlıklarını ve pirinç çuvallarını tahıl ve yağ depolarına götürdüler;Raf ömrü daha uzun olan enfes çay ve bisküviler, çoğu sahibi tarafından bırakılan zarif metal kutularda paketlenmiştir. Diğer kullanımlar.

Plastik şüphesiz bize çok kolaylık sağladı, ancak tüm plastik ambalajlar gerekli değil.

"Plastik insanın ürünüdür. İnsanların neden olduğu sorunları çözmek için doğaya güvenmemeliyiz. Plastiği yaptığımız için kapalı bir döngü oluşturması ve insan sistem döngüsünde kalması için elimizden gelenin en iyisini yapmalıyız. doğal sistem döngüsüne girmektense," dedi Wang Jun.

5

Politika değişiyor

Pratikte parçalanabilir plastiklerin artan zorluklarıyla birlikte, 8 Eylül 2021'de ulusal kalkınma ve Reform Komisyonu ve Ekolojik Çevre Bakanlığı, 14. beş yıllık planda ("plan") plastik kirliliği kontrolü için eylem planını yayınladı - iyileştirme plastik kirliliğinin tüm zincir kontrol sistemi, plastik üretiminin azaltılmasını ve kaynağında kullanılmasını teşvik eder ve plastik ikamelerini bilimsel ve istikrarlı bir şekilde teşvik eder.

"Şemada", tüm yaşam döngüsünde bozunabilir plastik ürünlerin kaynak ve çevresel etkisinin tam olarak dikkate alınması, farklı türde bozunabilir plastiklerin mekanizmasının ve etkisinin incelenmesi ve çevresel güvenlik ve kontrol edilebilirliklerinin bilimsel olarak değerlendirilmesi önerilmektedir.

Çin sentetik reçine Derneği'nin plastik geri dönüşüm şubesi ve geri dönüştürülmüş PET şubesi başkan yardımcısı Wang Wang, entelektüelleri analiz etti ve bu "şemanın" politika seviyesinin bozunabilir plastiklere, yani tam yaşam döngüsü çevresel etkisine, bozulmaya karşı tutumunu gösterdiğini söyledi. bozunabilir plastiklerin mekanizması ve güvenlik kontrol edilebilirliği net değildir ve düzeltilmesi gereken düzensiz gelişim ve üretim kapasitesinin körü körüne genişlemesi vardır.

Örneğin, "plan"da, bozunabilir plastik sektörünün düzenli ve akılcı bir düzende gelişmesi, uygulama alanlarının standardize edilmesi, bozunma koşullarının ve bertaraf yöntemlerinin de netleştirilmesi önerilmiştir.Wang Wang, politika sinyalinin şu şekilde anlaşılabilir: "Şu anda bozunabilir plastiklerin büyük ölçekli tanıtımı ve uygulaması için uygun değil".