堆肥试验：生物基塑料的实际降解性能如何？ - 展会新闻 - 华塑展-2024宁波生物降解塑料及应用展览会

堆肥试验：生物基塑料的实际降解性能如何？

2022-11-07

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重点快速阅读： 针对市场上用于餐具的生物基塑料，收集不同材质产品，采用3种不同的直接堆肥降解方法，在样品未经粉碎处理、保持原有形状的条件下开展降解试验。通过测量样品在3种方法下，经过不同时间堆肥后其质量、外观、表面结构的变化情况，研究直接堆肥测量生物基塑料降解的可行性，以及不同生物基结构材料的直接降解效果。

结果表明：生物基塑料在3种直接堆肥降解方法下均有不同程度降解表现；降解效果从高到低排序依次为箱式堆肥法、自然土埋法和酵素降解法。

塑料污染的本质是塑料垃圾排入到土壤、水体等自然环境中且难以降解，从而破坏土壤，影响农作物的生长环境。其中，石油基塑料容易通过食物链回到人体，威胁人类健康。

塑料污染的治理是世界性难题，可降解塑料作为传统塑料的替代材料成为近年来解决塑料污染问题的焦点话题之一，其降解性能是研究的热点。降解性能是评价可降解塑料质量的关键指标。

我国现有关于塑料降解性能的评价标准基本由国外标准转化而来，主要通过模拟堆肥、淡水环境、海洋环境、厌氧消化环境等，测定生物降解过程中释放的生物气体量，计算聚合物所含有机碳转化为生物气体的百分比来获得生物降解率。该评价方法为间接测量法，测试样品经过人为的粉碎处理后，与实际处理场景中塑料废物常常被直接填埋入土壤中有很大的不同。

因此，通过现行的实验室间接测量方法，很难表征产品的实际降解水平。将未经处理的样品直接填入自然土壤环境或人为设计的降解环境中，使样品不经粉碎便开展降解，以寻求和实际处置场景更接近的方法，可以更好地表征生物基塑料的实际堆肥降解能力和水平。

针对市场上用于餐具的不同材质生物基塑料，分别采用自然土埋法、箱式堆肥法、酵素降解法，在样品未经粉碎处理、保持原有形状下开展降解试验。通过测量分析样品经过不同时间堆肥后的质量、外观、表面/截面结构等变化，研究不同生物基塑料的实际降解性。

1、实验部分

1.1 实验样品

对3种含有生物基的塑料产品开展研究，降解实验样品见表1，外观照片见图 1。

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1.2 实验过程

分别采用自然土埋法、箱式堆肥法、酵素降解法以直接堆肥的降解方式进行降解实验，实验样品保持原有形状、未经粉碎处理。每种方法均进行2组平行实验。

自然土埋法主要用于模拟人们日常生活中使用完塑料制品后，进行填埋处置，依靠自然界微生物进行降解的情况；箱式堆肥法主要用于模拟应用工厂化生产的标准厨余物堆肥材料，配置特定菌种，在设计的特定箱体内让产品进行降解的情况；酵素降解法主要利用人工制造的酵素进行降解测试。

1.2.1 自然土埋法

随机选择可以种植植物的土壤，根据样品数量，挖出适当大小的坑，深度一般为 15cm，样品间距为10cm。取适量样品，用八篮烘箱以（105 ± 2）℃烘至恒重，记录恒重质量。将实验样品平放入事先挖好的坑内（见图2），然后将挖出的土层覆盖在实验样品上压实，于露天自然环境条件下进行降解。

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以3个月为1个降解周期，每个降解周期结束后均进行取样分析，测量其在恒重条件下质量的变化，以及外观表面结构的变化等。

1.2.2 箱式堆肥法

自制2个堆肥箱（可通风、排水），箱体内设置1层架空层，在架空层上可以平铺堆肥材料，便于在实验过程中控制堆肥材料的含水率。实验所用堆肥材料为工厂制造的标准厨余垃圾和榉木屑（以7：1的质量比混合），加入特定菌种，搅拌均匀后使用。

先将一半堆肥材料平铺在箱体架空层上，然后将实验样品按10cm间隔平放在堆肥材料上，将另一半堆肥材料覆盖在实验样品上压实，见图3。放入样品后，每天监测温度变化情况，并保持每天开启风扇通风2~5min。

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以3个月为 1个降解周期，每个降解周期结束后均进行取样分析测量指标。

1.2.3 酵素降解法

将切碎的包心菜、红糖和水以3∶1∶10 的质量比依次放入2Ｌ酵素瓶中搅拌均匀备用。取适量样品，用带篮的烘箱以（105± 2） ℃烘至恒重，记录恒重质量；将样品直接放入酵素瓶内，让液体浸没实验样品，在室内常温环境下进行降解实验，见图4。

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2、实验结果

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3、结语

采用3种降解方法，在实验样品未经粉碎处理、保持原有形状下直接进行降解实验，降解效果从强到弱排序依次为箱式堆肥法、自然土埋法和酵素降解法。3种降解方法在降解性能测试中均不同程度表征了材料的降解特征，其中箱式堆肥法通过选择合适的菌种和堆肥材料，结合质量失重率变化和结构性能表征等手段，是转化为实验室标准方法的＊＊。

不同塑料在降解过程中均会发生不同程度的降解，但PP＋淀粉材质6个月内基本不降解，被PP材质包裹的淀粉等生物质很难得到降解。下一步可适当加长降解实验时间，以进一步研究生物基塑料的实际降解状况。

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