Metody naukowo-badawcze, doświadczalne, określające podatność materiałów polimerowych na biodegradację
W praktyce prace rozwojowe, naukowo-badawcze polegają na wykorzystaniu wielu różnych technik i metod umożliwiających obiektywne określenie podatności. Należą do nich m.in.:
- wyznaczenie ubytku masy próbki materiału polimerowego
- badania stopnia mineralizacji przez pomiar ilości wydzielanych lub pochłoniętych gazów
- wyznaczenie zmian średnich ciężarów cząsteczkowych
- oznaczanie stopnia usieciowania
- określenie zmian właściwości mechanicznych
- pomiar ilości wydzielanych lub pochłoniętych gazów
- pomiar obfitości biofilmu
- ocena liczebności mikroorganizmów
- analizy elementarne i zmian struktury molekularnej
- badania spektrofotometryczne
- badania mikroskopowe
- badania zmian stopnia krystaliczności
- analizy widm (FTIR), metod termograwimetrycznych
Potwierdzenie przydatności do kompostowania
Biorąc pod uwagę główną cechę materiałów biodegradowalnych, mianowicie ich zdolność do biologicznego rozkładu, można stwierdzić, że stanowią one dobrą alternatywę dla materiałów konwencjonalnych, np. polietylenu. Aby potwierdzić przydatność do kompostowania, potrzebne są jednolite kryteria oceny. W Niemczech opracowano podstawy do opracowania kryteriów certyfikacji wyrobów biodegradowalnych. Dokonało tego Stowarzyszenie Producentów Materiałów Biodegradowalnych (Interessengmeinschaft Biologisch Abbaubare Werkstoffe - IBAW). Powyższa organizacja zainicjowała opracowanie normy DIN 54900, znaku "przydatność do kompostowania", rozwój mechanizmu selektywnej zbiórki, segregację odpadów biodegradowalnych i system informacji w opisywanym zakresie.
Normy DIN 54900, EN 13432 oraz ASTM 6400 stały się podstawą dla jednostki DIN CERTCO (członek Niemieckiej organizacji Standaryzacji DIN), wydającej certyfikaty wyrobów biodegradowalnych. Certyfikacja jest prowadzona w oparciu o sprecyzowane zasady i szczegółowe procedury. Ma na celu potwierdzenie przydatności do kompostowania materiałów polimerowych, ich mieszanin czy kompozytów, zawierających dodatkowe składniki, farby, lakiery, barwniki, środki biobójcze. Materiał polimerowy, który uzyskuje taki certyfikat jest oznaczany znakiem, przedstawionym na rys. 1.
Wskazany znak jest uznawany w wielu krajach europejskich: Danii, Holandii, Wielkiej Brytanii, Włoszech i Polsce. Belgia, Finlandia i Norwegia posiadają własne logo dotyczące opisywanej kwestii. VINÇOTTE stosuje znaki: "OK biodegradable SOIL" oraz "OK biodegradable WATER", "OK kompost", "HOME OK COMPOST". We Włoszech działa też system CIC (Italian Composting Association wspólnie z Certiquality). DIN CERTO oraz VINÇOTTE oferują również certyfikację wyrobów przewidzianych do kompostowania w kompostownikach przydomowych. W USA certyfikatów udziela się w oparciu o normę ASTM D 6400. Logo materiałom kompostowalnym nadają dwie jednostki: Amerykańska Rada ds. Kompostowania i Instytut Produktów Biodegradowalnych. Obecnie w normach CEN opisane są ogólne własności, jakie powinny spełniać opakowania przydatne do kompostowania. Do tych cech należy: biodegradowalność, zdolność do dezintegracji materiału, a także - niezwykle ważne z punktu widzenia ochrony środowiska - brak negatywnego wpływu zarówno na sam przebieg procesu kompostowania, jak i na stan końcowy kompostu.
Według normy DIN 54900 ocena podatności materiału polimerowego do kompostowania składa się z 3 części. Pierwsza część to rozpoczęcie od badania składu chemicznego materiału polimerowego. Druga część to przeprowadzenie badania biodegradacji w warunkach laboratoryjnych, następnie w warunkach zbliżonych do naturalnych. Trzeci etap dotyczy analizy i badań kompostu, głównie pod kątem toksykologicznym.
Podsumowanie
Podatność materiałów polimerowych na biodegradację zależy od wielu czynników, które przenikają się wzajemnie i stanowią wspólny mianownik tego procesu. Niezwykle ważna jest możliwość biodegradacji w środowisku naturalnym, która powinna być poprzedzona stosowaniem komplementarnych metod analitycznych w skali laboratoryjnej. Niezależnie od zastosowanej metody czy normy, dana procedura powinna zapewnić bezsprzeczny charakter powtarzalności i odtwarzalności. Im bardziej dokładne będzie poznanie najmniejszych szczegółów procesu biodegradacji, tym lepsze i bardziej racjonalne przełożenie uzyska się do rozwiązań w skali makro, z uwzględnieniem zrównoważonej gospodarki odpadami.
Autor: dr hab. Agnieszka Richert
