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可降解塑料制品是否真的可以降解呢?

时间:2021-07-13 发布:洛克泰克仪器 来源:洛克泰克仪器

摘要: 出于环境保护及限塑令的要求下,可降解塑料制品被广泛使用,但是即使我们使用了可降解塑料制品,但是却对其知之甚少,塑料制品是否真的可降解?我们以常见的可降解塑料PLA为例,PLA全称Poly Lactic Acid,即聚乳酸,是由乳酸分子通过酯化

    出于环境保护及限塑令的要求下,可降解塑料制品被广泛使用,但是即使我们使用了可降解塑料制品,但是却对其知之甚少,塑料制品是否真的可降解?

我们以常见的可降解塑料PLA为例,PLA全称Poly Lactic Acid,即聚乳酸,是由乳酸分子通过酯化反应获得的一种高分子化合物。由于其具有良好的机械和加工性能以及生物可降解性,目前被广泛应用于生物医学、包装/容器材料、纺织纤维领域。 

可降解塑料制品是否真的可以降解呢?(图1)

谈到PLA的降解,可以说成也“酯化反应”,败也“酯化反应”。在化学上,酯化反应是一个可逆反应,其形成的-COO-结构(见上图)叫做酯键,是一种相对不稳定结构。通过Xiang Qi等人的《New advances in the biodegradation of Poly(lactic) acid》(International Biodeterioration & Biodegradation, 117(2017),215-223)一文显示:PLA的降解便是通过酯键的断裂实现的;单纯依靠普通化学过程,酯键的断裂将需要很长的时间和消耗大量的能量,因此生物化学过程才是PLA能够高效降解的主要驱动力;在土壤微生物环境中,微生物会分泌特殊的酶使PLA从大分子断裂成小分子,进一步这些小分子将进入微生物内部被更多的酶进一步分解为二氧化碳、水、甲烷等对环境无害的物质。

可降解塑料制品是否真的可以降解呢?(图2)

PLA塑料瓶的生物降解过程

Stefanie Teixeira, Towards Controlled Degradation of Poly(lactic) acid in Technical Applications. Journal of Carbon Research, 2021, 7, 42.)

 

Sankhla的研究(Chapter 4—Fungal degradation of bioplastics: An overview. In New and Future Developments in Microbial Biotechnology and Bioengineering; Singh, J., Gehlot, P., Eds.; Elsevier: Amsterdam, The Netherlands, 2020; pp. 35–47.)表明,在普通土壤环境下,PLA的完全降解需要1年时间,但是在适合的堆肥环境中将只需要60-100天即可。另有Butbunchu的研究 (Actinobacteria as Promising Candidate for Polylactic Acid Type Bioplastic Degradation. Front. Microbiol. 2019, 10, 2834.)表明,在某些特殊的菌群环境下,PLA甚至可以在72小时时间内达到89%的降解率。

 

目前最为热门的可降解材料为PLA 和PBAT,这两种是可以全生物降解。根据相关通用标准,对可降解塑料生物降解性能的测试在一定条件下,比如国标GB/T 19277.1-2011,测试条件为温度 58℃±2℃,较大的湿度,90天内达到一定降解要求,我们就可以认为做到了全生物降解。这样的环境,人工堆肥可以做到,自然环境需要更长的时间。

再好的理论,没有实践支撑也是纸上谈兵,而如何测试塑料的可降解性能就显得尤为重要。

湖北洛克泰克公司的生物降解测试仪器全方案,可以覆盖有氧/厌氧降解,堆肥/淡水/海水/污泥消化/高固态,崩解/毒性测试等,符合相关国内国际标准要求。经过多次实践证明,可降解塑料制品可以实现完全降解。

可降解塑料制品是否真的可以降解呢?(图3)

▲ RTK PBDA-300塑料生物降解分析仪

例如其中明星产品RTK PBDA-300塑料生物降解分析仪,用于将试验材料作为有机化合物在受控的堆肥化条件下,通过测定其排放的二氧化碳量来确定其最终需氧生物分解能力及其崩解程度。通过气体传感器实时在线测试CO2产量,软件自动记录和保存数据。(如下图)。

可降解塑料制品是否真的可以降解呢?(图4)

 

▲ RTK PBDA-300塑料生物降解分析仪实验界面

温度可以从5-70摄氏度,一机即可完成固体和液体样品(有氧或厌氧条件下)的测量,满足GB/T 19277.1-2011测量塑料可降解性能。

作为中国科学测试仪器研究型制造商,湖北洛克泰克仪器股份有限公司为全球客户提供专业的科学测试仪器、测试方法、培训及技术服务。在生物降解测试领域,湖北洛克泰克仪器股份仪器有限公司提供生物降解测试仪器全方案,包括CMA、CNAS、Rheinland等认证所需生物降解测试仪器等。欢迎垂询!

可降解塑料制品是否真的可以降解呢?(图5)