Биопластик – материал будущего

Рассказываем, как определять разлагаемость биопластика с помощью лабораторных испытаний.

Ежегодно украинцы отправляют на помойку 40 тыс. тонн пластика, перерабатывают из них только 6 %. В то же время в Европейском Союзе использование полиэтиленовой упаковки в пять раз меньше, а доля переработанного сырья достигает 70 %. Только задумайтесь о цифрах: среднестатистический украинец использует около 500 полиэтиленовых пакетов в год!

Принимая во внимание неутешительную статистику, все больше торговых сетей предлагают своим покупателям упаковывать товары в экопакеты, изготовленные из кукурузного крахмала. Уже не редкость встретить бутылки, кофейные стаканчики, мусорные пакеты, посуду и другие вещи, произведенные из биоразлагаемых материалов (биопластиков). Высокую популярность такие материалы приобрели из-за способности к биологическому разложению, а следовательно, уменьшению экологического ущерба от накопления отходов.

Так что давайте поговорим о биопластиках, из чего их изготавливают и действительно ли они быстро разлагаются. Также рассмотрим оборудование для определения скорости и интенсивности распада.

Биополимеры и биопластик

Биополимеры – полимеры биологического происхождения, представленные нуклеиновыми кислотами, белками, углеводами и синтетическими биополимерами (биопластиками). Биопластики являются подгруппой биополимеров: все биопластики – это биополимеры, но не все биополимеры – биопластики.

Например, шелк или кукурузный лигнин можно классифицировать как природные биополимеры, но не как биопластики, а PLA (полимолочная кислота, которая служит сырьем для производства экопакетов) является как биопластиком, так и биополимером.

Полимер может называться биопластиком, если он изготовлен на биологической основе, обладает способностью к биологическому разложению или объединяет обе характеристики. Из биопластика можно изготовить самые разные продукты: от пищевой пленки и пакетов до посуды и даже одежды.

Как получают биопластики?

• Непосредственно из биомассы растений, грибов, водорослей (полисахариды – крахмал, целлюлоза; белки – клейковина, соевый белок)
• Синтезом из мономеров, полученных из биомассы (полимолочная кислота (PLA), биополиэтилен, биополиуретаны)
• Микробиологическим методом (полигидроксиалканоаты, PHA)

Способы разложения биопластика

Экологическая безопасность – главный вопрос в использовании биопластиков. Производители экоупаковки иногда склонны манипулировать понятием безопасности, указывая на этикетке термины «биоразлагаемый», «компостируемый» и прочее. Ошибочно считать, что любой биопластик быстро поддается биодеградации: некоторые из них могут лежать на свалке годами из-за ненадлежащих условий для разложения, другие способны быстро распадаться и образовывать большое количество фрагментов, так называемый микропластик, который со временем начинает мигрировать по окружающей среде и даже вступать в цепочки питания.

Для понимания процесса разложения биологических материалов приведем пример: гниение стеблей и корней кукурузы, лежащих на поверхности почвы, нередко происходит в течение 2–3 лет и более, но если остатки измельчить и углубить в почву, то есть предоставить доступ к почвенной влаге и микроорганизмам, скорость разложения значительно возрастает.

По способу разложения биопластики классифицируют на:

• Биоразлагаемые
• Компостируемые
• Оксоразлагаемые

Система сертификации биоразлагаемых материалов

В процессе обращения первых синтезированных биополимеров оказалось, что некоторые из них не способны к быстрому распаду, как ожидалось. Однако производители этих материалов безосновательно утверждали, что их продукция полностью биоразлагаема, не имея научно-обоснованного метода испытания на разлагаемость. Именно поэтому была внедрена система сертификации биоразлагаемых материалов с соответствующей маркировкой – это подтверждало безопасность для окружающей среды, регулирование обращения с отходами и т. п.

Действующие во всем мире стандарты испытаний были разработаны разными организациями, в частности, Американским обществом испытаний и материалов (ASTM), Европейским комитетом по стандартизации (СEN). Многие стандарты тестирования имеют соответствующие версии в разных странах. К примеру, ASTM D6400 в большинстве своем соответствует стандарту EN 13432 для промышленного процесса компостирования биопластика. Материалы, сертифицированные по ASTM D6400 или EN 13432, должны полностью изменить структуру в течение 12 недель и биологически разложиться на 90 % за 180 дней путем компостирования.

Оборудование для определения скорости и степени разлагаемости

Сертификация продукции осуществляется путем проведения лабораторных испытаний на специальном оборудовании. Словенская компания ECHO Instruments разработала решение для определения скорости и степени разлагаемости биоматериалов в контролируемых условиях согласно утвержденным методикам.

1. Респирометр, ECHO Instruments

Позволяет определять аэробную или анаэробную биоразлагаемость твердых или жидких образцов согласно:

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

Особливості:

• Дает возможность анализировать 6, 12, 24, 48 и более образцов одновременно
• Наличие сенсоров O₂, CO₂. Опционально – CH₄, H₂S, H₂, VOC и другие газы

2. Мини-респирометр на 12 каналов, ECHO Instruments

Особенности:

• Комбинация датчиков углекислого газа, кислорода, метана, температуры, давления, влажности
• Способен измерять до 4 газов в 12 каналах
• Согласно ДСТУ EN ISO 16929:2022

Если у Вас остались вопросы о биопластике и оборудовании для контроля разлагаемости – обращайтесь к специалистам ХЛР!

Евгений Иваницкий,

эксперт отраслевой группы «Агро»