Оксо-деградация

Оксо-деградация — это процесс, при котором пластик, содержащий добавки, ускоряющие его распад на более мелкие фрагменты, называемые микропластиком, под воздействием тепла, света или кислорода. В этом отличие от биоразлагаемых или компостируемых пластиков, которые разрушаются на молекулярном или полимерном уровне. Оксоразлагаемые пластмассы в настоящее время запрещены в ЕС. но все еще разрешено в других юрисдикциях, таких как Великобритания.

Конкретные определения можно найти в Техническом отчете CEN (Европейского комитета по стандартизации) CEN/TR 15351 «Оксодеградация» — это деградация, определяемая как результат окислительного расщепления макромолекул». Здесь описываются обычные пластмассы, которые абиотически разлагаются путем окисления в открытой среде и создают микропластик , но не становятся биоразлагаемыми, за исключением очень длительного периода времени.

Напротив, оксо-деградация — это деградация, возникающая в результате окислительных и клеточно-опосредованных явлений одновременно или последовательно. Это означает, что пластик разлагается в результате окисления до тех пор, пока его молекулярная масса не станет достаточно низкой, чтобы быть доступной для бактерий и грибов , которые затем перерабатывают его обратно в природу посредством клеточно-опосредованных явлений. Эти пластмассы продаются как «оксо-(био)разлагаемые».

Оксоразлагаемые пластики предназначены для фрагментации, если они попадают в открытую среду в виде мусора, и их не следует путать с пластиками, предназначенными для биоразложения в особых условиях, существующих в промышленных установках для компостирования. В этих компостируемых пластиках используется совершенно другая технология, но путаницу вызывает тот факт, что о них так часто упоминают при обсуждении оксоразлагаемого пластика.

Предыстория, характеристики и производительность

«Биоразлагаемый пластик» — это термин, который вызывает путаницу, и его не следует использовать, поскольку он может относиться к двум совершенно разным типам пластика.

• Пластики на растительной основе, которые также широко известны как « биопластики » или «компостируемые пластики», тестируются в соответствии со стандартами ASTM D6400 или EN13432 на предмет их способности к биоразложению в условиях промышленных предприятий по компостированию или биогазу .

• Оксоразлагаемые пластмассы, изготовленные из таких полимеров, как полиэтилен (ПЭ), полипропилен содержат катализатор разложения (обычно соль марганца (ПП) , или железа ) и проходят испытания в соответствии со стандартами ASTM D6954, BS8472 или AFNOR Accord T51. -808, что касается их способности разлагаться, а затем биоразлагаться в открытой среде. Средство разложения катализирует процесс абиотического разложения, поэтому оксоразлагаемый пластик будет разлагаться в присутствии кислорода гораздо быстрее, чем обычный пластик. Пластиковый материал затем преобразуется в органические химические вещества с небольшой цепью, такие как кетоны , спирты , карбоновые кислоты и углеводородные воски с низкой молекулярной массой . Остальные химикаты больше не являются пластиком и биоразлагаемы бактериями , которые повсеместно распространены в наземной и морской среде. Срок полного биоразложения в любое время и в любом месте в открытой среде намного короче, чем у «обычных» пластиков , которые в обычных условиях биоразлагаются очень медленно. и причинить крупномасштабный вред .

Разложение изначально предотвращается наличием в пластике полимерных стабилизаторов , что обеспечивает длительный срок службы изделия. Как только стабилизаторы закончатся, начнется оксо-деградация. Химический механизм представляет собой автоокисление но оно значительно ускоряется в присутствии металлов-катализаторов, которые способствуют гомолизу гидропероксидов , в свободные радикалы , которые запускают процесс разложения. Доступ к кислороду необходим, и пластик, разлагаемый OXO, не будет разлагаться, если его захоронить глубоко на свалке .

Обычные полиэтиленовые (ПЭ) и полипропиленовые (ПП) пластики обычно довольно быстро фрагментируются, но затем потребуются десятилетия, чтобы они стали биоразлагаемыми . Оксоразлагаемый пластик, если его выбросить в окружающую среду, разложится до низкомолекулярных цепей, содержащих кислород (обычно молекулярная масса 5–10 000 а.е.м. ) . в течение 12–18 месяцев, в зависимости от материала ( смола , толщина смолы, антиоксиданты и т. д.), температуры и других факторов окружающей среды.

Биоразложение до 92,74% наблюдалось в почвенной среде в течение 180 дней при тестировании в соответствии с ASTM D6954. Оксо-разложение изучали в лаборатории Eurofins в Испании, где 25 июля 2017 года отметили биоразложение на 88,9% за 121 день.

Заявления о биоразложении оксоразлагаемых пластиков были рассмотрены в отчете Eunomia для Комиссии ЕС за 2016 год.

Применимость стандартов

Оксоразлагаемый пластик разлагается в присутствии кислорода . Тепло и ультрафиолет ускорят процесс, но ни они, ни влага не нужны. Такой пластик не предназначен для компостирования на открытых промышленных предприятиях по компостированию согласно ASTM D6400 или EN13432; но его можно удовлетворительно компостировать в резервуарах, и было доказано, что он компостируется в соответствии с ISO 14855 [Eurofins Laboratories 6.11.16].

Стандарты промышленного компостирования ASTM D6400 и EN13432 требуют, чтобы пластик превращался в углекислый газ (CO ₂ ) в течение 180 дней путем промышленного компостирования. Действительно, материалы, которые соответствуют ASTMD6400, EN13432, Australian 4746 и ISO 17088, не могут быть правильно названы «компостируемыми», поскольку эти стандарты требуют, чтобы они в значительной степени превращались в газ CO2 в течение 180 дней. поэтому вы не можете превратить их в компост – только в газ CO2. Это способствует изменению климата, но никак не влияет на почву. Лист обычно считается биоразлагаемым , но он не соответствует стандартам ASTM по компостированию из-за 180-дневного ограничения.

Оксо-разлагаемый пластик соответствует американскому стандарту (ASTM D6954) и британскому стандарту (BS8472), которые определяют процедуры проверки разлагаемости, биоразлагаемости и нетоксичности и которым должен соответствовать правильно спроектированный и изготовленный продукт OXO. Эти стандарты содержат критерии «прошел/не прошел».

Нет необходимости обращаться к стандартной спецификации, если не предусмотрен конкретный путь утилизации (например, компостирование). ASTM D6400, EN13432 и австралийский 4736 являются стандартными спецификациями, подходящими только для особых условий промышленного компостирования.

Согласно отчету ЕС, оксоразлагаемые пластики не разлагаются на свалке и не должны рассматриваться как компостируемые.

В морской среде

Проект Oxomar(9) представлял собой четырехлетнее междисциплинарное исследование, спонсируемое правительством Франции. Ученые сообщили, что «цель заключалась в том, чтобы оценить биоразложение оксобио в морских водах.

Они пришли к выводу: «Мы получили совпадающие результаты в результате нашего междисциплинарного подхода, который ясно показывает, что [оксоразлагаемые] пластики биоразлагаются в морской воде и делают это со значительно более высокой эффективностью, чем обычные пластики. Было обнаружено, что уровень окисления, полученный благодаря катализатору разложения d2w, имеет решающее значение в процессе разложения».

См. также отчет Лондонского университета Королевы Марии, подготовленный Rose et. 11 февраля 2020 г. (10). В пункте 2.6 говорится: «Перед тестированием образцы ПЭНП и оксо-ПЭНП выдерживались на поверхности в морской воде в течение 82 дней, подвергаясь естественным изменениям интенсивности солнечного света и УФ-излучения.

Свалка: Оксоразлагаемый пластик не предназначен для разложения на свалке. Если пластик был вывезен на свалку, значит, он утилизирован ответственно и нет необходимости в его разложении. Кроме того, если что-либо биоразлагается в анаэробных условиях, это приводит к образованию метана, что нежелательно, если свалка не предназначена для сбора газа. Оксоразлагаемый пластик не станет биоразлагаемым в отсутствие кислорода. Переработка:(11)

• Переработчики должны оценить уровень разложения любого пластика, отправляемого на переработку, независимо от того, разлагается он под воздействием оксо-кислого газа или нет. Они не могут перерабатывать обычный пластик, который начал разлагаться под воздействием солнечных лучей.
• Если рециклат будет использоваться для производства продуктов с коротким сроком хранения (например, упаковки для пищевых продуктов ), не имеет значения, содержит ли он оксоразлагаемый пластик, поскольку желательно биоразложение.
• Таким образом, стабилизация необходима только для продуктов с длительным сроком службы, и производитель продуктов с длительным сроком службы будет стабилизировать их одинаково, независимо от того, содержит ли вторсырье оксоразлагаемый пластик или нет. Ему не нужно знать долю оксоразлагаемого пластика в сырье. Эта нормальная стабилизация нейтрализует любые оксоразлагаемые остатки.
• Нет необходимости отделять оксоразлагаемый ПЭ или ПП от обычного ПЭ или ПП перед переработкой, но при желании оксоразлагаемую маточную смесь можно сделать видимой для автоматического сортировочного оборудования, включив в нее маркер.
• Оксоразлагаемая маточная смесь используется в ПЭ и ПП, но НЕ в ПЭТ.

Микропластик

Многие микропластики в окружающей среде возникают в результате фрагментации обычного пластика под воздействием солнечного света. Эти фрагменты очень устойчивы в окружающей среде, поскольку их молекулярная масса слишком высока, чтобы микробы могли их съесть, и может оставаться таковой в течение десятилетий. Вот почему был изобретен оксоразлагаемый пластик для одноразовых пластиков. Пластик разваливается, потому что молекулярные цепи разрушены, и он больше не является пластиком.

В декабре 2017 года Европейское химическое агентство (ECHA) попросили изучить оксоразлагаемый пластик. Они запросили доказательства и сообщили BPA 30 октября 2018 года после 10 месяцев исследования, что они не были убеждены в том, что он создает микропластик. ECHA никогда не предоставляло досье в поддержку какого-либо запрета на оксоразлагаемый пластик, и нет никаких доказательств того, что микропластики из оксоразлагаемого пластика когда-либо были обнаружены в окружающей среде. Он уже более десяти лет используется для изготовления пакетов для хлеба крупнейшим производителем хлеба в мире (пекарнями Bimbo), и проблем с микропластиком или переработкой не возникло.

Споры

Ассоциация биоразлагаемых пластмасс (BPA) заявила, что отчет EMF был неточным, и указала, что многие организации, одобрившие этот отчет, агрессивно продвигали конкурирующую технологию производства биопластика. Напротив, многие другие, чьи логотипы фигурируют в документе, производят те же пластиковые предметы, которые попадают в открытую среду, как и мусор (13). Выводы статьи были отвергнуты профессором Игнацием Якубовичем, который заявил, что процесс разложения представляет собой не просто фрагментацию, а переход от высокомолекулярного полимера к материалу, который может быть биоассимилирован (14).

Доказательства за и против оксоразлагаемого пластика были также рассмотрены в ноябре 2018 года Питером Сусманом, королевским адвокатом, заместителем судьи Высокого суда Англии , имеющим более чем 25-летний опыт рассмотрения дел в отделе технологий и строительства Высокого суда. , включающий оценку экспертных заключений. Он объявил научные аргументы в пользу оксоразлагаемого пластика «ясными и убедительными». Сусман исследовал процессы абиотического и биотического разложения пластмасс, а затем остановился на разложении в воздухе и разложении в морской воде. В 15-страничном отчете(15) он пришел к выводу, что

Больше невозможно сделать вывод о том, что «в любом случае нет убедительных доказательств» эффективности оксоразлагаемых веществ. Я считаю, что недавние исследования предоставляют четкие и убедительные доказательства того, что оксо-разлагаемый пластик действительно эффективно способствует значительно более быстрому разложению, чем в случае, когда эта технология не используется ... [Я] не могу себе представить, чтобы такая значительно более быстрая окончательная деградация произошла позже. чем «в течение разумного периода времени»; однако это выражение можно определить... [Я считаю идею о том, что биоразлагаемый пластик может способствовать засорению] «причудливой и необоснованной».

Регулирование

С 2017 года произошел шаг к регулированию или запрету использования оксоразлагаемых пластиков, когда Фонд Эллен Макартур опубликовал заявление, поддержанное более чем 150 организациями, призывающими к запрету.

Евросоюз

С июля 2021 года оксоразлагаемые пластмассы были запрещены в ЕС Директивой 2019/904, также известной как Директива об одноразовых пластиках. Эта директива особенно касалась оксоразлагаемых пластиков. Причиной такого внимания было то, что оксоразлагаемые пластики часто не разлагаются полностью, а вместо этого распадаются на микропластики, которые сохраняются в окружающей среде и способствуют загрязнению окружающей среды.

В декабре 2020 года Symphony Environmental Technologies подала иск против Европейской комиссии, утверждая, что запрет был произвольным и незаконным. Однако в январе 2024 года Европейский суд отклонил иск, постановив, что ни одно из действий Комиссии не было неправомерным.

Соединенные Штаты

Хотя оксоразлагаемые пластмассы не являются незаконными в США, Федеральная торговая комиссия заняла позицию, согласно которой оксоразлагаемые пластмассы нельзя называть «разлагаемыми» или «биоразлагаемыми» без убедительных научных доказательств. В 2014 году Федеральная торговая комиссия посоветовала 14 компаниям либо отказаться от заявлений об оксоразлагаемости, либо предоставить надежные научные доказательства.

Великобритания

Оксо-разлагаемые вещества по-прежнему разрешены в Великобритании, хотя Шотландия и Уэльс изучают вопрос о запрете.

Ссылки

• 1 Скотт, Джеральд «Разлагаемые полимеры, принципы и применение» ISBN 1-4020-0790-6
• 2 там же
• 3 там же
• 4 Интертек 2.12.21
• 5 https://www.biodeg.org/subjects-of-interest/composting/
• 6 https://www.biodeg.org/wp-content/uploads/2021/02/Swift-evidence-to-BEIS.pdf
• 7 https://www.biodeg.org/wp-content/uploads/2021/07/Final-report-OXOMAR-10032021.pdf
• 8 https://www.biodeg.org/wp-content/uploads/2022/10/QM-published-report-11.2.20-1.pdf
• 9 Там же, сн. 7
• 10 Там же, fn8
• 11 См. https://www.biodeg.org/subjects-of-interest/recycling-2/.
• 12 См. https://www.biodeg.org/wp-content/uploads/2019/11/emf-report-1.pdf.
• 13 https://www.biodeg.org/wp-content/uploads/2019/11/emf-report-1.pdf
• 14 https://www.biodeg.org/wp-content/uploads/2020/05/Reply-to-Ellen-MacArthur-Foundation-from-Prof-Ignacy-Jakubowicz-21-8-17.pdf
• 15 https://www.biodeg.org/uk-judge-find-the-case-for-oxo-degradable-plastic-proven/
• 16 https://www.symphonyenvironmental.com/wp-content/uploads/2022/09/bpa-responds-to-european-commission-2.pdf

Источники

• «Экологически разлагаемые пластмассы на основе оксо-биодеградации обычных полиолефинов». Норман К. Биллингем, Эмо Кьеллини, Андреа Корти, Раду Бачу и Дэвид М. Уайлс, статья, представленная в Кельне (можно получить у авторов).

• Кьеллини, Эмо; Кортиа, Андреа; Свифт, Грэм (2003). «Биодеградация термически окисленных фрагментированных полиэтиленов низкой плотности». Деградация и стабильность полимеров . 81 (2): 341–351. дои : 10.1016/s0141-3910(03)00105-8 .

• Отчет CIPET (Индия) об испытаниях полиэтиленовой пленки Renatura, подвергшейся оксоразложению, с использованием ASTM D5338 демонстрирует 38,5% биоминерализацию полиэтилена за 180 дней 1991 года; 57 (3): 678–685.

• Якубович, Игнаций (2003). «Оценка разлагаемости биоразлагаемого полиэтилена (ПЭ)». Деградация и стабильность полимеров . 80 (1): 39–43. дои : 10.1016/s0141-3910(02)00380-4 .

• Якубович, Игнаций; и др. (2011). «Кинетика абиотики и разлагаемости полиэтилена низкой плотности, содержащего продеградирующие добавки, и ее влияние на рост микробных сообществ». Деградация и стабильность полимера . 96 (5): 919–928. doi : 10.1016/j.polymdegradstab.2011.01.031 .

• Кутны, Марек; Лемэр, Жак; Делор, Анн-Мари (2006). «Биодеградация полиэтиленовых пленок с прооксидантными добавками» (PDF) . Хемосфера . 64 (8): 1243–1252. Бибкод : 2006Chmsp..64.1243K . doi : 10.1016/j.chemSphere.2005.12.060 . ПМИД   16487569 . S2CID   29986620 .

• Кутны, Марек; Сансельме, Мартина; Дабин, Кэтрин; Пишон, Николя; Делор, Анн-Мари; Лемэр, Жак (2006). «Приобретенная биоразлагаемость полиэтиленов, содержащих прооксидантные добавки» (PDF) . Деградация и стабильность полимеров . 91 (7): 1495–1503. doi : 10.1016/j.polymdegradstab.2005.10.007 .

• Сеневиратне, Гамини; Теннакун, Н.С.; Вирасекара, MLMAW; Нандасена, К.А. (2006). «Биодеградация полиэтилена с помощью развитой биопленки Penicillium-Bacillus». Современная наука . 90 :1.

• Сипинен, Алан Дж.; Резерфорд, Дениз Р. (1993). «Исследование окислительной деградации полиолефинов». Журнал деградации полимеров в окружающей среде . 1 (3): 193–202. Бибкод : 1993JEPD....1..193S . дои : 10.1007/bf01458027 .

• Тейлор, Линн Дж.; Тобиас, Джон В. (1977). «Ускоренное фотоокисление полиэтилена (I). Скрининг добавок, сенсибилизирующих разложение». Журнал прикладной науки о полимерах . 21 (5): 1273–1281. дои : 10.1002/app.1977.070210510 .

• Тейлор, Линн Дж.; Тобиас, Джон В. (1981). «Ускоренное фотоокисление полиэтилена (II). Дальнейшая оценка выбранных добавок». Журнал прикладной науки о полимерах . 26 (9): 2917–2926. дои : 10.1002/app.1981.070260908 .

• Унгтэ Ли, Энтони Л. Полметто III; Фрацке, Альфред; Бейли-младший, Теодор Б. (1991). «Биоразложение разлагаемого пластикового полиэтилена видами Phanerochaete и Streptomyces» . Прикладная и экологическая микробиология . 57 (3): 678–685. Бибкод : 1991ApEnM..57..678L . дои : 10.1128/АЕМ.57.3.678-685.1991 . ЧВК   182779 . ПМИД   16348434 .

• Уайлс, Дэвид М.; Скотт, Джеральд (2006). «Полиолефины с контролируемой разлагаемостью в окружающей среде». Деградация и стабильность полимеров . 91 (7): 1581–1592. doi : 10.1016/j.polymdegradstab.2005.09.010 .

• Чжэн, Ин; Янфул, Эрнест К.; Басси, Амарджит С. (2005). «Обзор биоразложения пластиковых отходов». Критические обзоры по биотехнологии . 25 (4): 243–250. дои : 10.1080/07388550500346359 . ПМИД   16419620 . S2CID   12337066 .

Внешние ссылки

• Федерация оксо-биоразлагаемых пластмасс