Nos últimos anos, com o desenvolvimento de novos setores como comércio eletrônico, entrega expressa e venda para fora, o consumo de sacos de plástico tem uma tendência de aumento rápido, o que provoca uma poluição ambiental cada vez maior. autoNorma Nacional de Sacos de Compras de Plástico Biodegradável (GB / T 38082-2019)Desde a implementação de mais de cinco anos, em conjunto com a política nacional de "ordem de limitação de plástico", a China reduziu cerca de 20 bilhões de sacos plásticos tradicionais por ano, o equivalente a poupar 1,2 milhão de toneladas de recursos petrolíferos e reduzir as emissões de dióxido de carbono em 840 mil toneladas.
Um plástico biodegradável é um plástico que, em condições naturais, como solo e/ou areia, e/ou em condições específicas, como compostagem ou digestão anaeróbica, ou em meios aquáticos, é degradado por efeitos microbianos presentes na natureza e, eventualmente, se degrada em sal inorgânico mineralizado de dióxido de carbono (CO2) ou/e metano (CH4), água (H2O) e seus elementos e nova biomassa. O mecanismo de degradação dos plásticos biodegradáveis é visto na Figura 1. A promoção de plásticos biodegradáveis em vez de plásticos não biodegradáveis descartáveis pode resolver o problema da poluição por plásticos em certa medida.
Figura 1 Mecanismo de degradação de plásticos biodegradáveis
Atualmente, os principais componentes de plásticos biodegradáveis do tipo de sacos de membrana no mercado são principalmente poli-benzo-dimetal hexadioato de éster de butadiol (PBAT), poliácido láctico (PBAT).
PLADois ou mais tipos de amido (ST) e talco em pó de preenchimento inorgânico (TALC) ou carbonato de cálcio (CaCO3). Com a promoção do nosso governo, a tecnologia de plástico degradável da China fez progressos significativos, o nível tecnológico de materiais biodegradáveis como PLA, PBAT e PHA está aumentando constantemente e os custos de produção estão diminuindo gradualmente, fornecendo garantias técnicas para a ampla aplicação de sacos de plástico biodegradável.
1 Alterações tecnológicas nas técnicas degradáveis e métodos de detecção compostáveis
Os métodos de inspeção de desempenho de degradação incluem a degradação compostável (GB / T19277.1, GB / T19277.2, etc.), a degradação ambiental de água doce (GB / T19276.1, GB / T19276.2, etc.), a degradação ambiental do solo (GB / T22047), a degradação do ambiente marinho (GB / T40612, GB / T40611, GB / T40367, etc.), a degradação digestiva anaeróbica do lodo (GB / T 38737), a degradação digestiva anaeróbica de alto estado sólido (GB / T 33797).Lei de compostagem como lei de arbitragem em técnicas de detecção degradávelÉ amplamente utilizado no teste de materiais e produtos degradáveis atuais, de acordo com os padrões de testeGB/T 19277.1-2025 Determinação da biodegradabilidade final de um material em condições de compostagem controlada com o uso de métodos para determinar a liberação de dióxido de carbono Parte 1: Métodos gerais(ISO 14855-1:2012, IDT)。 Este método de teste foi oficialmente implementado. Este método simula as condições típicas de tratamento de compostagem de oxigênio que são misturadas com a parte orgânica de resíduos sólidos urbanos, com o material de teste exposto a vacinas produzidas pelo compostagem compostado em condições ambientais em que a temperatura, a concentração de oxigênio e a umidade são rigorosamente testadas e controladas. Determine a taxa de conversão de carbono no material de teste em dióxido de carbono liberado.
Este artigo baseia-se no princípio de teste do método de compostagem para realizar testes de biodegradação e análise de conformidade com os padrões de sacos de compras de plástico totalmente biodegradável (material: PBAT + PLA + ST).
2 Experimentos
2.1Materiais e equipamentos
Celulose microcristalina (grau cromatográfico de camada fina), o Grupo de Reagentes Químicos da China Pharmaceutical Co., Ltd.; Saco de compras totalmente biodegradável, material: PBAT + PLA + ST, comercializado. Composto decomposto, fertilizante de 2 a 4 meses, comercializado.
AUTO GBDA-180 tester de degradação de compostagem inteligente, GuangzhouAnalisador de carbono orgânico total TOC-L CPH+SSM-5000A SHIMADZU； PHS-3E portátil
Medidor de pHmagnético; GSX2-4-10G forno Maver, Guangzhou 标志; DHG-9030A caixa de secagem de sopro, Guangzhou.
2.2 Métodos de teste
2.2.1 Teste de desempenho
Teste de sólidos secos totais: a qualidade da amostra após o resfriamento constante e a proporção da amostra original em condições de secagem por sopro de 105 ° C
Ensaio de sólidos voláteis (compostos orgânicos): perda de massa na amostra como percentagem do conteúdo total de sólidos secos após queima em condições de alta temperatura de 550 °C
Teste de teor total de carbono orgânico (TOC): resultados em base seca com o módulo de amostra sólida TOC-L CPH+ SSM-5000A Analisador de carbono orgânico total
Os testes de sólidos secos totais, sólidos voláteis, carbono orgânico total e pH são realizados, respectivamente, para os sementes, materiais de referência e materiais de teste. Depois de remover a substância inerte maior antes do uso de compostagem, filtre com uma seta de 0,5 cm para cortar o material de teste (saco de plástico), a área de superfície máxima não exceda 2 cm * 2 cm. As amostras tratadas podem ser vistas na Figura 2.
Figura 2 Materiais de referência, materiais de ensaio e vacinas após pré-tratamento
Com referência aos requisitos das normas GB / T19277.1-2025 e GB / T 38082-2019, o pré-tratamento da amostra e os indicadores estão na Tabela 2 e os resultados do teste da amostra estão na Tabela 3.
Tabela 2 Aparência e indicadores da amostra
Tabela 3 Resultados da amostra
2.2.2 Ensaios de compostagem industrial controlada
De acordo com a norma GB / T19277.1-2025, teste de desempenho de biodegradação em condições de compostagem industrial aeróbica. A temperatura do teste é de 58 ° C ± 2 ° C, o teor de umidade da vacina é controlado em 50% ~ 55%, o material da amostra (ou material de referência) e a vacina são misturados em uma proporção de peso seco de 1: 6, carregados no reator, o processo de teste precisa manter a ventilação suficiente, a concentração de oxigênio não é inferior a 6%, agitação regular. O teste em branco, o teste de referência e o teste de amostras requerem três amostras paralelas para cada um. Durante o ciclo de teste convencional de 45 dias a 6 meses, um sensor de dióxido de carbono infravermelho contínuo é usado para testar quantitativamente o conteúdo de dióxido de carbono emitido por cada recipiente de compostagem, o teste deduz a emissão acumulada de dióxido de carbono após o vazio e a proporção da emissão teórica de dióxido de carbono para a taxa de biodegradação.
3 Resultados e discussões
O material de teste deste teste alcançou um estado relativamente estável na curva de biodegradação de 128 dias do teste, terminando o teste. De acordo com os requisitos do GB / T38082-2019, a taxa relativa de biodegradação da mistura deve ser ≥ 90%. A taxa de biodegradação relativa é a relação entre a taxa de biodegradação da amostra e a taxa de biodegradação de referência. A taxa de biodegradação do material de referência deste teste é de 89,34%, a taxa de biodegradação do material de teste é de 81,27%, a taxa de biodegradação relativa é de 90,97%, para atender aos requisitos do indicador de biodegradação padrão. As emissões de dióxido de carbono dos materiais de ensaio e dos materiais de referência do ciclo de ensaio são mostradas na Figura 3 e a taxa de biodegradação na Figura 4.
Figura 3 Emissões de CO2 dos materiais de ensaio e dos materiais de referência
Figura 4 Taxa de biodegradação dos materiais de ensaio e de referência
Teste em compostagemPrimeiroÉ necessário prestar atenção a três indicadores:
(1) A taxa de decomposição do material de referência após 45d é superior a 70%;
(2) O desvio relativo de biodegradação de cada recipiente de compostagem não exceda 20% durante o ensaio;
(3) Dentro de 10 dias antes da cultura, o recipiente vazio produziu 250 mg ~ 150 mg de CO2 por grama de sólido volátil (média) vacina. Somente os ensaios que atendam aos indicadores podem ser considerados válidos.
O ciclo de teste é relativamente longo, a temperatura é mantida em 58 ° C, a vacina é propensa a perder água para produzir placas, a água destilada deve ser suplementada regularmente e agitada regularmente para garantir que a vacina e a mistura de materiais estejam em um estado úmido com um teor de umidade de cerca de 50%, o que favorece a atividade eficaz dos micróbios.
Embora o mercado de detecção de degradação atualmente introduza mais técnicas de detecção rápida, a análise de componentes de velocidade rápida é realizada usando meios de caracterização de materiais (como FTIR, DSC, etc.). No entanto, um único método de caracterização não é capaz de identificar corretamente a composição da mistura de materiais/produtos, nem determinar se a biodegradabilidade é adequada. Teste com compostagemMateriais únicos ou misturadosOs produtos biodegradáveis continuam a ser um dos métodos mais autoritários neste estágio.
Os métodos quantitativos de compostagem incluem o método de titulação, o método de peso, a cromatografia de gás, o analisador de infravermelho contínuo e outros métodos, a fim de resolver problemas como o longo tempo de teste, o alto custo e a manutenção artificial, recomenda-se o uso de equipamentos inteligentes de teste quantitativo de sensores de dióxido de carbono de infravermelho contínuo para concluir o teste de desempenho de degradação de materiais / produtos biodegradáveis. Monitoramento inteligente de todo o processo, controle automático da temperatura, agitação regular, ventilação completa, avaliação automática da validade dos dados, produção diária de dióxido de carbono e dados de taxa de degradação de cada recipiente de composto durante o teste, os gráficos de dióxido de carbono liberados e os gráficos de biodegradação podem ser exportados diretamente para o relatório final. Ajuda a melhorar a qualidade dos projetos de detecção de degradação compostável.
