降解塑料是一個大的概念,它是在規(guī)定環(huán)境條件下,經(jīng)過一段時間和包含一個或更多步驟,導(dǎo)致材料化學(xué)結(jié)構(gòu)的顯著變化而損失某些性能(如完整性、分子質(zhì)量、結(jié)構(gòu)或機械強度)和/或發(fā)生破碎的塑料。其中,光降解塑料、熱氧降解塑料屬于破裂型塑料,不應(yīng)歸結(jié)在生物降解塑料中。降解塑料應(yīng)使用能反映性能變化的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法進(jìn)行測試,并按降解方式和使用周期確定其類別。不結(jié)合降解塑料類型及其降解環(huán)境條件,而籠統(tǒng)地說降解塑料,并不是說該類塑料就是能夠完全降解為對環(huán)境無害的物質(zhì)。
生物降解材料包括了生物降解天然高分子材料如纖維素、淀粉、紙等,也包括了生物合成或化學(xué)合成得到的生物降解塑料等。
生物降解塑料,是指在自然界如土壤和/或沙土等條件下,和/或特定條件如堆肥化條件下或厭氧消化條件下或水性培養(yǎng)液中,由自然界存在的微生物作用引起降解,并最終完全降解變成二氧化碳(CO2)或/和甲烷(CH4)、水(H2O)及其所含元素的礦化無機鹽以及新的生物質(zhì)(如微生物死體等)。
要注意的是每一種生物降解材料包括紙等,其降解都需要一定環(huán)境條件,如果在不具備降解條件尤其是微生物生活條件下,其降解會很慢;同時,也并不是每一種生物降解材料在任何環(huán)境條件下都能夠快速降解。因此,對待生物降解材料,應(yīng)該從其環(huán)境條件出發(fā),結(jié)合材料本身結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析判定其是否為生物降解材料。如何判斷一種材料是否可以生物降解,國際上和中國都出臺了一系列的檢測方法標(biāo)準(zhǔn),這在標(biāo)準(zhǔn)問題中進(jìn)行回答。
根據(jù)生物降解塑料的原料來源,可將其分為生物基生物降解塑料及石化基生物降解塑料兩類。
生物基生物降解塑料主要可分為四類:第一類為天然材料直接加工得到的塑料,目前市場上,利用天然高分子生產(chǎn)的生物降解塑料,主要有熱塑性淀粉、生物纖維素、多糖類和聚氨基酸以及其共混改性、化學(xué)改性的產(chǎn)物;第二類為微生物發(fā)酵和化學(xué)合成共同參與得到的聚合物,如聚乳酸(PLA)等;第三類為由微生物直接合成的聚合物,如聚羥基烷酸酯(PHA)等;第四類為以上這些材料共混加工得到的或這些材料和其他化學(xué)合成的生物降解塑料共混加工得到的生物降解塑料。
石化基生物降解塑料是指以化學(xué)合成的方法將石化產(chǎn)品單體聚合而得的塑料,如聚對苯二甲酸-己二酸丁二酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、二氧化碳共聚物(PPC)、聚乙醇酸(PGA)等。
堆肥化是產(chǎn)生堆肥的一種需氧處理方法??啥逊?,是指在堆肥過程中材料被生物分解的能力。一種材料包括紙、塑料等,如宣稱有堆肥能力,必須說明材料在堆肥化體系中(如標(biāo)準(zhǔn)試驗方法所示)可生物分解和崩解,并且在堆肥最終使用中是完全可生物分解的。堆肥必須符合相關(guān)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如低重金屬含量、無生物毒性、無明顯可區(qū)分的殘留物。
肥是混合物生物分解得到的有機土壤調(diào)節(jié)劑。該混合物主要由植物殘余組成,有時也含有一些有機材料和一定的無機物。堆肥的原料可以是城鄉(xiāng)的有機固體廢棄物,如農(nóng)業(yè)作物秸稈、農(nóng)村養(yǎng)殖糞便、城市生活垃圾、廚余垃圾、市政污泥、食品工業(yè)廢渣等。堆肥化,產(chǎn)生堆肥的一種處理方法,是利用自然界廣泛存在的微生物,有控制地促進(jìn)固體廢物中可降解有機物轉(zhuǎn)化成為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)的生物化學(xué)過程。堆肥化根據(jù)微生物生長的過程及其是否給氧,可以分為好氧堆肥化和厭氧堆肥化,好氧堆肥化是在氧氣存在下,有機物質(zhì)分解的過程,最終產(chǎn)物是CO2、H2O、熱量和腐殖質(zhì),厭氧堆肥化是無氧條件下,厭氧微生物將有機物降解成CH4、CO2、H2O、熱量和腐殖質(zhì)。通常說的堆肥化是指好氧堆肥化。
工業(yè)化堆肥是指在控制條件下,微生物對固體和半固體有機物質(zhì)進(jìn)行好氧中溫或高溫降解,產(chǎn)生穩(wěn)定腐殖質(zhì)的過程。一般周期為180天,但隨著好氧堆肥技術(shù)變化,最短時間也有到30天甚至更短。
家庭堆肥是指在主要利用家庭廚余或園林垃圾,進(jìn)行好氧堆肥,用于生產(chǎn)供自家使用的堆肥過程。家庭堆肥的時間較工業(yè)堆肥時間長,但一般最長不超過一年。
無論是工業(yè)化堆肥和家庭堆肥,其所處理的有機垃圾,應(yīng)有以下特征:
a) 生物分解性能(即材料原本的可生物分解性);
b) 堆肥過程中的崩解性能;
c) 不會對生物分解過程產(chǎn)生不利影響;
d) 對最終堆肥質(zhì)量產(chǎn)生不利影響,如:有害元素超量。