Біопластик – матеріал майбутнього

Розповідаємо, як визначати розкладність біопластику за допомогою лабораторних випробувань.

Щорічно українці відправляють у смітник 40 тис. тон пластику, перероблюють із них лише 6 %. Водночас у Європейському Союзі використання поліетиленового пакування вп’ятеро менше, а частка переробленої сировини досягає 70 %. Лишень задумайтеся про цифри: середньостатистичний українець використовує близько 500 поліетиленових пакетів на рік!

Зважаючи на невтішну статистику, дедалі більше торгових мереж пропонують своїм покупцям пакувати товари в екопакети, виготовлені з кукурудзяного крохмалю. Вже не рідкість натрапити на пляшки, кавові стаканчики, сміттєві пакети, посуд та інші речі, вироблені із біорозкладних матеріалів (біопластиків). Високої популярності такі матеріали набули завдяки здатності до біологічного розкладання, а отже, зменшення екологічної шкоди від накопичення відходів.

Тож поговорімо про біопластики, з чого їх виготовляють і чи дійсно вони швидко розкладаються. Також розглянемо обладнання для визначення швидкості й інтенсивності розпаду.

Біополімери та біопластик

Біополімери – це полімери біологічного походження, представлені нуклеїновими кислотами, білками, вуглеводами й синтетичними біополімерами (біопластиками). Біопластики є підгрупою біополімерів: усі біопластики – це біополімери, але не всі біополімери – біопластики.

Наприклад, шовк чи кукурудзяний лігнін можна класифікувати як природні біополімери, але не як біопластики, а PLA (полімолочна кислота, що слугує сировиною для виробництва екопакетів) є як біопластиком, так і біополімером.

Полімер може називатися біопластиком, якщо він виготовлений на біологічній основі, має здатність до біологічного розкладання або поєднує обидві характеристики. З біопластику можна виготовити найрізноманітніші продукти: від харчової плівки та пакетів до посуду й навіть одягу.

Як отримують біопластики?

• Безпосередньо з біомаси рослин, грибів, водоростей (полісахариди – крохмаль, целюлоза; білки – клейковина, соєвий білок)
• Синтезом із мономерів, які отримано з біомаси (полімолочна кислота (PLA), біополіетилен, біополіуретани)
• Мікробіологічним методом (полігідроксиалканоати, PHA)

Способи розкладання біопластику

Екологічна безпечність – головне питання у використанні біопластиків. Виробники екопакування іноді схильні маніпулювати поняттям безпечності, вказуючи на етикетці терміни «біорозкладний», «компостований» та інше. Помилково вважати, що будь-який біопластик швидко піддається біодеградації: деякі з них можуть лежати на звалищі роками через неналежні умови для розкладання, інші здатні швидко розпадатися й утворювати велику кількість фрагментів, так званий мікропластик, який з часом починає мігрувати довкіллям і навіть вступати до ланцюгів живлення.

Для розуміння процесу розкладання біологічних матеріалів наведемо приклад: гниття стебел і коріння кукурудзи, які лежать на поверхні ґрунту, нерідко відбувається впродовж 2–3 років і більше, але якщо рештки подрібнити й заглибити в ґрунт, тобто надати доступ до ґрунтової вологи та мікроорганізмів, швидкість розкладання значно зростає.

За способом розкладання біопластики класифікують на:

• Біорозкладні
• Компостовані
• Оксорозкладні

Система сертифікації біорозкладних матеріалів

У процесі обігу перших синтезованих біополімерів виявилося, що деякі з них не здатні до швидкого розпаду, як очікувалося. Проте виробники цих матеріалів безпідставно стверджували, що їхня продукція повністю біорозкладна, не маючи науково-обґрунтованого методу випробування на розкладність. Саме тому було впроваджено систему сертифікації біорозкладних матеріалів із відповідним маркуванням – це підтверджувало безпечність для довкілля, регулювання поводження з відходами тощо.

Чинні в усьому світі стандарти випробувань були розроблені різними організаціями, зокрема Американським товариством випробувань і матеріалів (ASTM), Європейським комітетом зі стандартизації (СEN). Багато стандартів тестування мають відповідні версії в різних країнах. До прикладу, ASTM D6400 здебільшого відповідає стандарту EN 13432 для промислового процесу компостування біопластику. Матеріали, які сертифіковані за ASTM D6400 чи EN 13432, мають повністю змінити структуру протягом 12 тижнів і біологічно розкластися на 90 % за 180 днів шляхом компостування.

Обладнання для визначення швидкості й ступеня розкладності

Сертифікація продукції здійснюється через проведення лабораторних випробувань на спеціальному обладнанні. Словенська компанія ECHO Instruments розробила рішення для визначення швидкості й ступеня розкладності біоматеріалів у контрольованих умовах згідно із затвердженими методиками.

1. Респірометр, ECHO Instruments

Дає можливість визначати аеробну або анаеробну біорозкладність твердих або рідких зразків згідно з:

• ДСТУ EN ISO 14855-1:2021
• ASTM D5338
• ДСТУ EN ISO 14852:2022
• ДСТУ EN ISO 17556:2022
• ASTM D6691

Особливості:

• Дає змогу аналізувати 6, 12, 24, 48 і більше зразків одночасно
• Наявність сенсорів O₂, CO₂. Опційно – CH₄, H₂S, H₂, VOC та інші гази

2. Мініреспірометр на 12 каналів, ECHO Instruments

Особливості:

• Комбінація датчиків вуглекислого газу, кисню, метану, температури, тиску, вологості
• Здатний вимірювати до 4 газів у 12 каналах
• Згідно з ДСТУ EN ISO 16929:2022

Якщо у Вас залишилися питання про біопластик і обладнання для контролю розкладності – звертайтеся до фахівців ХЛР!

Євгеній Іваницький,

експерт галузевої групи «Агро»