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【百科】关于可生物降解材料你想知道的都在这了

  未来,生物降解材料的应用领域会更加广泛,会向着性能优异、功能全面的方向发展。加快构建国家绿色低碳循环发展的经济体系是行业的神圣使命与责任,绿色、低碳、可持续发展,也是每一个企业发展壮大的必由之路和长久之道。

  聚乳酸(PLA):可用于加工各种塑料制品、食品包装、快餐饭盒、无纺布、工业及民用织物、服装,一次性输液工具、免拆型手术缝合线、药物缓解包装剂、人造骨折内固定材料、组织修复材料、人造皮肤。

  聚羟基脂肪酸酯(PHA):可用于包装材料、组织工程材料、缓释材料、电学材料以及医疗材料等方面。

  2020年,国家出台了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》,修订通过了《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》,一系列政策和法律文件都明确提出了支持推广可降解材料,有序禁止、限制部分塑料制品的生产、销售和使用,积极推广可降解的替代产品。

  由于降解过程和环境介质有关,介质本身也会微生物降解释放二氧化碳,所以在试验过程中应进行同样质量的介质进行空白试验。含试样的试验反应器得到二氧化碳释放量减去空白介质释放的二氧化碳释放量才为实际样品的二氧化碳释放量得到试样的生物分解率(绝对生物分解率);另外,为验证介质的降解和试验有效性,将已知是完全降解的材料如纤维素作为正参比材料同时进行对比试验,试样绝对生物分解率和正参比材料绝对生物分解率的百分含量即为相对生物分解率。

  相对生物分解率是指在生物降解试验期间用薄层纤维素等作为生物降解中控制参比材料用来检验降解介质的活性,参比材料的生物降解过程与试验材料的处理方法相同,样品生物分解率和参比材料生物分解率的百分率即为相对生物分解率。

  采用生物分解率评价的指标为≥60%,而采用相对生物分解率评价的指标为≥90%。由于在降解过程中材料中的有机碳最终被微生物降解,可能会有一部分有机碳变成生物死体或变成矿化无机盐中的碳,所以测得的二氧化碳的碳含量达不到塑料本身所含的碳含量。

  天然材料:直接从植物、动物中获取的材料,常见的有纺织材料中的棉纤维、麻纤维、蚕丝、动物毛纤维等。

  生物分解率是指在生物降解过程中,试验材料所含有机碳会被微生物分解转化为生物气体 (二氧化碳、甲烷),试验过程中累计测得的生物气体量和该材料生物气体理论释放量的百分率。

  可降解合成材料:绝大多数合成材料是很难自然降解的,即使降解也至少需要几百年,因此人们投入了很大精力研究开发可降解的合成材料,以减少其弃用后对环境的影响。可降解合成材料主要是以生物原料、石油化工原料中得到的低分子化合物,经化学聚合,后加工而成的高分子物质。通过添加化学成分、改变组成成分、改性、再生形成高分子衍生物等方式,使其具有可降解性能。如生物基来源的聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS),石油基来源的聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚己内酯(PCL)、聚乙交酯(PGA)等。

  从以上归类可知,不同产品标准的降解性能评价指标存在差异,部分标准采用生物分解率,部分采用相对生物分解率。

  a)相对生物降解率应大于或等于90%,且材料中组分大于或等于1%的单一有机成分绝对生物降解率应大于或等于60%。

  提到可降解材料,更多人想到的是可降解的塑料制品,实际上生物降解材料的涵盖内容广泛。可生物降解材料是指在自然界中如土壤和/或沙土等条件下,和/或特定条件如堆肥化条件下或厌氧消化条件下或水性培养液中,由自然界存在的微生物作用引起降解,并完全降解变成二氧化碳(CO 2 )或/和甲烷(CH 4 )、水(H 2 O)及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质(如微生物死体等)。

  生物降解原料和单一原料生物降解制品的产品标准均以生物分解率作为指标要求;生物降解制品的部分产品标准以相对生物分解率为指标要求,大部分标准对有机成分含量有所要求,从而限制过多添加无机物,还有部分标准对大于1%含量和小于1%含量的成分有所要求。总体而言,国内生物降解性能测试方法上较为统一,但在降解评价要求上不同产品间存在一定差异。所以作为原料测试和评定时,也要考虑未来在混合物中的降解效果,不能仅以原料测试结果作为最终产品的评价依据。

  生物降解是指由生物活动引起的降解,尤其是酶的作用引起材料化学结构的显著变化。由于材料被微生物或某些生物作为营养源而逐步消解,导致质量损失、性能如物理性能下降等,并最终导致材料被分解成成分较简单的化合物或单质,如二氧化碳(CO 2 )或/和甲烷(CH 4 )、水(H 2 O)及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质。

  GB/T 19277.1-2011《受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解能力的测定采用测定释放的二氧化碳的方法第1部分:通用方法》为通用方法,在材料的可降解性能的测试中应用最为广泛。

  b)如果生物降解塑料与制品由混合物或多种材质复合组成,则组分小于1%的有机成分也应生物降解,但可不提供能力证明,组分小于1%的各组分加和总量应小于5%。

  天然材料再生材料:以天然动植物高分子材料为来源。植物来源包括淀粉、纤维素、木质素及其衍生物等,动物来源包括甲壳质、生酮质等。在不改变材料的化学结构,仅仅改变天然材料的物理结构,经过化学处理等加工而成,常见的有纺织材料中的粘胶纤维、莱赛尔纤维、壳聚糖纤维、铜氨纤维、海藻纤维等。

  通用技术中纺院中纺标检验认证股份有限公司(以下简称“中纺标”)提供的生物降解性能测试及分析服务,可针对塑料、纸类、纺织品等材料进行相关检测,助力产品绿色升级。今天,由中纺标带来可降解性能测试相关知识的解读。

  可生物降解材料的来源包括生物来源和石化来源,生物来源包括植物、动物和微生物来源,石化来源即从石油中获得的原料来源。还可按以下方式分类:

  壳聚糖:广泛应用于食品添加剂、纺织、农业、环保、美容保健、化妆品、抗菌剂、医用敷料、人造组织材料、药物缓释材料、基因转导载体、生物医用领域、组织工程载体材料、医疗以及药物开发等众多领域和其他日用化学工业。

  可降解涤纶、锦纶:主要应用于服装、鞋类等,可降解锦纶在渔网、鱼线上的应用前景较好。但是,可降解涤纶、锦纶的价格偏高,降解能力上也存在一定的局限性,还需要进一步的研究,因此并没有大规模应用。

  如果材料是混合物,其有机成分应≥51%;生物分解率应≥60%,且材料中组分≥l%的有机成分的生物分解率应≥60%;或混合物的相对生物分解率应≥90%;混合物中组分含量1%的有机成分,也应可生物分解,但可不提供生物分解能力证明,其总量应<5%。

  减少有害气体的排放;不但可以应用于农业和包装行业,可用于包装、餐具、化妆品瓶及药品瓶、一次性医疗用品、农用薄膜、农药及化肥缓释材料、生物医用高分子材料等领域。也可制成堆肥回归大自然;还有涉及到环境保护的各种塑料制品,不需要垃圾焚烧处理,可减少随意丢弃对环境及动植物的危害;应用范围广,hahabet手机客户端登录入口可生物降解材料能够和垃圾一起处理,如土木绿化用网、膜等。因降解而使其体积减小,聚丁二酸丁二醇酯(PBS):用于垃圾袋、包装袋、化妆品瓶、各种塑料卡片、婴儿尿布、农用材料及药物缓释载体基质等;还可以广泛应用于纺织、医疗行业。延长填埋场使用寿命;

  在“双碳”目标的大背景下,绿色低碳发展是当今时代科技和产业变革的鲜明特征。企业在生产过程中,绿色生态材料的广泛应用,是绿色低碳发展的基础。是否具备可生物降解性能,是我们衡量绿色生态材料的重要指标。因此,生产材料是否经过可生物降解性能测试、是否由专业检测机构出具可生物降解性能报告就显得尤为重要。

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