הבנה של Astm D5338 ניסוי התדרדרת ביולוגית לפלאסטיקים קיימים

הבנה ASTM D5338 Biodegradability Testing for Sustainableplastics

השינוי לעבר חומרים בר-קיימא הידרדר באופן דרמטי, עם פלסטיק תחת בדיקה מסוימת. יצרנים, רגולטורים וצרכנים כאחד דורשים הוכחה כי חומר המשווקים כ"בלתי-מכובד" אכן ישבור בסביבה של עולם אמיתי.כאן בדיקות סטנדרטיות הופכות להכרחיות.בין הפרוטוקולים הנזכרים ביותר הוא FLT:0AS D38FLT:1, שיטה שבה אמצעי בדיקה סטנדרטיים של מערכת ממוחשבת של חומרים מקודמת פלסטית או מקודמת-מחדשת זה הוא חיוני.

מה זה ASTM D5338?

ASTM D5338 (המכונה הרשמית "Standard Test Method for Determining Aerobic biodegradation of plastic Materials under Controlled Composting Conditions") היא שיטה בקנה מידה מעבדה שפורסמה על ידי FLT:0ASTM International EvolutionFLT:1, ארגון בעל סטנדרטים מוכרים בעולם.המבחן משווה את השיעור והיקף של מינרלים מפלסטיק למים דו-חמצני, ביו-חמצני, ומדמסים חשופים לאוכלוסייה מיקרו-מפוסט-מפוסט-מפוסט-ממדורגמת.

השיטה מדמה את התנאים שנמצאו במתקני הגשה תעשייתיים: טמפרטורה גבוהה (בדרך כלל 58 מעלות צלזיוס או 136 °F), לחות גבוהה, צריח פעיל, ו aconpost בוגר עשיר במיקרואורגניזמים thermophilic. על ידי ניטור דו תחמוצת הפחמן התפתח לאורך זמן, אנליסטים יכולים לקבוע את אחוז הפחמן במדגם שהומר ל-CO2 - המדד העיקרי של biodegrad.

ASTM D5338 פורסם לראשונה בשנת 1992 ועבר מספר תיקונים לשיפור הכדאיות וההתיישרות עם סטנדרטים בינלאומיים.הגרסה הנוכחית, ASTM D5338-15 (2001), נותרה הסטנדרט להערכת יכולת ביולוגית במסגרות אירוביות לחומרים מפלסטיק שאינם נועדו להישאר בשירות במשך עשרות שנים.

מדוע בדיקות ביודות משנה עבור פלסטיק בר קיימא

ללא בדיקה קפדנית, המונח "בלתי אפשרי" הוא למעשה חסר משמעות.שטיפת ירוק - הנוהג של העברת רושם כוזב של אחריות סביבתית - פגע בתעשיית הפלסטיק במשך שנים. חומרים שפורקים רק בתנאים ספציפיים מאוד, או שלוקחים מאות שנים כדי להידרדר, כבר הושקו כידידותי לסביבה.

תמיכה ב- Eco-Labels and Certifications

תוכניות הסמכה רבות למוצרים הניתנים לייצוג, כגון:0OK CompostmentFLT:1 (TÜV אוסטריה) ו-FLT:2Biodegradable Products Institute (BPI) הסמכה FLT 3: 3, להסתמך על נתוני ASTM D5338 כחלק מההערכה שלהם. A חומר העובר AS DTM38 עם שיעור ביורדטה מעל סף של 90% או 90%) מאפשר תצוגה מלאה של המותגים ב-180 ימים.

חדשנות נהיגה במדעים חומריים

בדיקת נתונים של ASTM D5338 מסייעת לצוותי R&D לייעל את הנוסחאות.לדוגמה, תערובת ביופלסטית שהשגת 85% ביומדן ב-90 ימים עשויה להיות משופרת על ידי התאמת יחס פולימר או הוספת תוספים אנזומטיים.המבחן מספק משוב כמותי חיוני לפיתוח זה.

(FLT:0Key תובנה: ⁇ FLT:1 ; ASTM D5338 אינו מבחן עובר / עובר / חלחול על עצמו.הוא יוצר עקומת הביודה-ממדיאה.

כיצד ASTM D5338 Testing Works: A First Look

פרוטוקול המבחן נועד להיות קפדני אך פשוט.למטה הוא התמוטטות של צעד אחר צעד של ההליך כפי שתואר בסטנדרט.

המונחים:

חומרי בדיקה פלסטיים מוכנים בצורה שממקסימה את פני השטח - לעתים קרובות כמו סרטים דקים, אבקות או אגן - כך שגישה מיקרוביאלית אינה מוגבלת באופן מלאכותי.הדגימה חייבת להיות בעלת תוכן פחמן ידוע, שנקבע על ידי ניתוח אלמנטרי (למשל, הדבקה או ניתוח CHN). חומר התייחסות, בדרך כלל FLT:0microcrystalstal celloseFosephalverseFLT (כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, הוא אמצעי בקרה מיקרו-MCC) הוא אמצעי בקרה חיובית של פעילות מיקרו-מטר).

המונחים: Inoculum

ה-Inoculum המשמש ב- ASTM D5338 הוא קומפוסט בוגר, בדרך כלל נאסף ממתקן קידוד תעשייתי.זה חייב להיות מחויב להסיר חלקיקים גדולים וייצוב כדי להפחית את הנשימה רקע.ההמאחז צריך להיות תוכן יבש מסוים טווח pH, כפי שצוין בסטנדרט.

מבחן הסביבה

המבחן נערך בכלי רחצה חתומה, מבוקרים בטמפרטורה.צורות כוללות כור זכוכית (אירוmeyer flasks או ביולוגיים מיוחדים) המוחזקים באמבטיה במים או incubator ב-FLT:058 ± 2 ° CIRFLT:1 אוויר, ללא CO2, מועבר דרך כלי רכב בגובה מבוקר כדי לספק חמצן ופותח CO2ping לתוך מערכת או ניתוח.

מדדו של Biodegradation

CO2 המפותח נאסף בפתרון אלקליין (למשל, OH או KOH) ו הקוונטים על ידי titration או על ידי ניתוח מקוון מתמשך.כמות ה-CO2 שנצבר לאורך זמן מומרת לאחוז של CO2 המרבי התיאורטי כי הדגימה יכולה לייצר, בהתבסס על התוכן פחמן שלה.

משך הבדיקה האופייני הוא 45 עד 180 ימים, עם 180 ימים להיות הנפוץ ביותר למטרות הסמכה. עקומת הביודהגרדה מסולפת, והאחוז הסופי הוא בהשוואה לשליטה החיובית ולריק (מאחז בלבד) לתיקון לנשימה רקע.

קלוריות וקבלה קריטריה

התקן מגדיר כיצד לחשב ייצור CO2 נטו (פשוט מינוס) ואת אחוז הביודהגרדציה.עבור הבדיקה להיות בתוקף, את השליטה החיובית (cellulose) חייב להשיג לפחות 70% ביו-דהגרדציה בתוך 45 ימים - ציון המאשר את קונסורציום המיקרוביאלי היה פעיל.אם השליטה נכשלת, הפעלת הבדיקה כולה נחשבת לא חוקית, ואת invalid, ואת inocum חייב להיות מוחלף.

תוצאות בדיקות השפעה

מספר משתנים יכולים להשפיע על התוצאה של מבחן ASTM D5338, ולהבין אותם הם קריטיים לפרשנות נתונים ועיצוב ניסויים אמינים.

טמפרטורה יציבות

טווח תרמופילי (55-60 ° C) מעדיף את הצמיחה של חיידקי חום אוהב פטריות כי הם בעיקר במאחזים תעשייתיים.אם הטמפרטורה נופלת מחוץ לטווח זה למשך כל תקופה ממושכת, שיעורי הביודה עשויים לרדת באופן משמעותי.

המונחים: content

ה- compost Inoculum חייב לשמור על תוכן לחות מינימלי (בדרך כלל 50-60% מקיבולת החזקת מים) כדי לתמוך בפעילות מיקרוביאלית.ייבוש מעכב חילוף החומרים; עודף מים יוצר אזורי אנירובי שמשנים את מסלול ההשפלה.

שיעור

אספקת חמצן חייבת להיות מספיק כדי לשמור על תנאי אירובי.שיעורי ההצתה נקבעים בדרך כלל לשמור על ריכוז CO2 במרחב הראשי מתחת ל-1%. מעט מדי הרצה מובילה לתנאי אנירוביים, המייצרים מתאן וגזים אחרים שאינם נתפסים על ידי מלכודת CO2, מה שמוביל להפחתת הביודהמה.

שטח Surface Area

סרטים או אבקות מרוקנים בקלות מהר יותר מאשר חתיכות מכוסות של הזריקה עבה.הסטנדרט ממליץ כי ממדים מדגם יועדו, אבל ה- Tester חייב לשקול כי התוצאות חלות רק על הגאומטריה הספציפית שנבדקו.

נכסים של הפלסטיק

הרכב הכימי, משקל מולקולרי, גבישי ונוכחות של תוספים (כגון הפלסטיקנים, ייצובים או פיגמנטים) כולם משפיעים על הביודה-הדרגה. לדוגמה, חומצה פולילאקטית (PLA) בקלות מרמות בתנאים תרמופילטיים, בעוד שפוליומידוקסלקטנוט (PHAs) מדגימה לאט יותר אך עדיין לעמוד בסף הסמכה.

השוואה עם סטנדרטים אחרים של Biodegradability

ASTM D5338 היא אחת מכמה שיטות בדיקה בינלאומיות מוכרות.הבנת ההבדלים עוזרת בבחירת תקן המתאים למוצר מסוים או תביעה.

EN 13432 (התקן האירופי)

EN 13432 הוא הנורמה האירופית לאריזות המתאוששות באמצעות קידוד ו biodegradation.It מתייחס ISO 14855-1 (בדומה ל- ASTM D5338) עבור מבחן הביו-ההההתמדה, אך מוסיף דרישות לפירוק (פיצול חזותי בניסוי בקנה מידה פיילוט) ו- ecotoxicity (מבחן השתלת על ה- compost הסופי).

ISO 14855-1

ISO 14855-1 ("קביעת הביודידה האירוביתית האולטימטיבית של חומרים פלסטיים בתנאים מבוקרים - שיטה על ידי ניתוח של פחמן דו חמצני מפותח") היא למעשה המקבילה הבינלאומית של ASTM D5338.תנאי הבדיקה, משך, חישובים דומים מאוד.מעבדות רבות מציעות שני סטנדרטים באופן יחסי, אם כי הבדלים קטנים בדיווח קיימים.

ASTM D6400 (Specification for Compostable plastics)

ASTM D6400 הוא מפרט, לא שיטת מבחן.זה קובע את הקריטריונים העוברים / הפאל עבור פלסטיק להיות מתוייגת כפיה, כולל דרישה של 90% ביו-ההשמדה בתוך 180 ימים (באמצעות ASTM D5338), בתוספת פיזור ודרישות אקולוגיות. יצרנים מכוונים לטענה "מחייבת" בארצות הברית משלבים בדרך כלל את D38 עם D400 בדיקות D6.

OECD 301 (Ready Biodegradability)

בדיקות ה-OECD נועדו לכימיקלים, לא לפלסטיקים.הם פועלים בטמפרטורות נמוכות (כ-20-25 מעלות צלזיוס) ואינם מייצגים את סביבות ההסגרה.פלסטיק העובר ב-OECD 301 הוא כנראה בעל יכולת ביולוגית גבוהה בסביבה מגובשת, אך הבדיקה אינה מהווה תנאי תרמופילאריים הדרושים לפלסטיקים מגובשים.

יישומים בפיתוח מוצרים ותקנות

ASTM D5338 ממלא תפקיד מרכזי במספר תעשיות ונוף רגולטורי.

ארכיון תגיות: Compostable Packaging

חברות המייצרות פודונים של קפה, מיכלי מזון ושקיות קניות באופן שגרתי להשתמש ASTM D5338 כדי ליצור נתונים עבור הסמכה.לדוגמה, מותג מפתח חומצה פולילאקטית חדשה (PLA) בשילוב עם פוליאבלין אדפטפטפטטה (PBAT) יבדוק כדי להבטיח את הנוסחאות מגיע ל-90% ירידה ב-180 ימים תוך שמירה על כוח מכני במהלך החיים.

סרטים חקלאיים

סרטי מטבול שניתן להשתמש בחקלאות נדרשים לעתים קרובות לעמוד בסטנדרטים של תאימות מקומית. ASTM D5338 מסייע לוודא שהסרט יתפרק באדמה או קומפוסט לאחר השימוש, צמצום הצורך להסרת וסילוק.

המונחים: Compliance

חלק מהסמכות השיפוטיות מתחילות לדרוש כי פלסטיקים שנמכרו כפי שניתן לייחס למעשה לבדיקות צד שלישי נגד ASTM D5338.לדוגמה, FLT:0California's SB 5403FLT:1 (2022) מחייבות מוצרים הטוענים כי יש לעמוד ב- ASTM D6400, אשר מתייחסות D5338.

מחקר וחדשנות חומרית

חוקרים ומדענים אקדמיים משתמשים ב- ASTM D5338 כדי להשוות את יכולת הביו-העת של פולימרים חדשים, כגון פוליhydroxyalkanoates (PHAs), פולי(butylene succinate) (PBS), או cellulose שונה מבחינה כימית.המבחן מספק ציון עבור הערכת אנזימים או אסטרטגיות תערובת פולימרים.

אתגרים ומגבלות של ASTM D5338

בעוד ASTM D5338 הוא מבחן חזק, יש לו כמה מגבלות שמשתמשים צריכים להבין.

לא להמיס את בית ההתחייבות

המבחן משתמש בתנאי ההגשה תעשייתיים - 58 ° C, מגוון מיקרוביאלי גבוה, וערימות ייצוג אופטימלית. ערמות בית פועלים בדרך כלל ב-20-40 מעלות צלזיוס, עם קינטיקה איטית יותר ואוכלוסיות מיקרוביאליות שונות.פל העובר ASTM D5338 עדיין לא נדרש ביודה-דייטינגיבית בינארית ב-בת-בת, סטנדרטים נפרדים (למשל, TVable), באמצעות טמפרטורות ביתיות נמוכות יותר).

מוגבל לתנאי אירובי

ASTM D5338 מכסה רק biodegradation אירובי. פלסטיקs שבסופו של דבר במזומנים קרקעיים או מעכל אנירובי עוברים מסלולים שונים.בדיקה בתנאים אנאירוביים (למשל, ASTM D5526) נדרש עבור סביבות אלה.

לא מדדים של מיקרופלסטיק

הניסוי מודד את האבולוציה של CO2 כ Proxy עבור מינרליזציה מלאה.זה לא עוקב ישירות אחר מוצרים של התמוטטות ביניים, כולל שברים מיקרופלסטיים.חומר יכול ליצור שברים בלתי נראים שלא מייצרים CO2 עדיין נמשכים בסביבה - דאגה שגרמה לקריאות לבדיקת איזון המוני בנוסף למדידה CO2.

זמן ועלויות

בדיקה מלאה של 180 ימים עם triplicates, בקרות, עלויות אנליטיות יכולות לעלות על 10,000 $- $15,000, אשר עשוי להיות אסרטיבי עבור סטארט-אפים בשלבים מוקדמים. גירסאות סקר קצרות יותר (למשל, 45 ימים) משמשים לעתים אך לא יכול לתפוס את ההידרדרות המלאה עבור חומרים איטיים יותר.

בדיקות ביו-דידות

ככל שתעשיית הפלסטיק מתפתחת, כך גם שיטות בדיקה.מגמות מספריות מעצבות את הדור הבא של הערכה ביולוגית.

שילוב עם הערכה מחזור חיים (LCA)

נתונים של ASTM D5338 יותר ויותר משולבים לתוך LCAs כדי להעריך את טביעת הרגל הסביבתית המלאה של מוצר, ממיצוי חומרי גלם עד סוף החיים.זה עוזר לענות על שאלות רחבות יותר על אם פלסטיקים חד-משמעיים תמיד עדיף על אלה הניתנים למחזור, בהתחשב בשימוש באנרגיה, שימוש בקרקע, ופליטות מתאן מפסולת לא-מעורכת.

עקבו אחרי Real-Time

טכנולוגיות חיישן חדשות מאפשרות מדידה רציפה של CO2 עם רזולוציה עתירית גבוהה, המאפשרות לחוקרים לזהות שלבים ברמת רמות או שלב lag ליתר דיוק.זה יכול לקצר את משך הבדיקה עבור חומרים משווקים במהירות ולשפר את איכות הנתונים.

הרמוניה עם סטנדרטים גלובליים

מאמצים מתקדמים ליישר את ASTM, ISO וסטנדרטים אירופיים כדי ליצור מסגרת בדיקה אחת, מקובלת באופן אוניברסלי.סדרת ISO 14855 ו- ASTM D5338 כבר קרובים מאוד.הנזק המלא יפחית את השכפול ויקל על יצרנים לשווק את המוצרים שלהם ברחבי העולם.

סטנדרטיזציה עבור Marine and Soil Biodegradation

בעוד ASTM D5338 מתייחס לייצוג, סטנדרטים נפרדים לקרקע (למשל, ASTM D5988) וסביבות ימיות (למשל, ASTM D6691) קיימים. as Interest in the Sea-degradable plastics גדל, העקרונות של D5338 - תנאים מבוקרים, CO2 אבולוציה, והשימוש ב- inocula - מורחבים למטמים אלה.

ניסיון מעשי לשימוש ב- ASTM D5338

עבור יצרנים חדשים לבדיקות אלה, השלבים הבאים יכולים לעזור להבטיח הצלחה.

(FLT:0Select מעבדה מוכרת:FLT:1see for Labs with ISO/IEC 17025 הסמכה ספציפית ל- ASTM D5338.זה מבטיח יכולת והתאמה מחדש.
(FLT:0) לספק מידע חומרי מפורט: FLT:1 המעבדה זקוקה לקומפוזיציה של הפלסטיק, תוכן פחמן, וכל תוספת של הסכמי קונזיה יכולים להגן על ניסוחים קנייניים.
(FLT:0) נקודות זמן מרובות: FLT:1ure מבקש דוחות ביניים ב 45, 90, 180 ימים כדי שתוכל לעקוב אחר התקדמות ולהתאים ניסוחים במהירות במידת הצורך.
(FLT:0)Combine עם בדיקות פיזור: ⁇ 1:1 גם אם הביודה-הרשמה עוברת, ייתכן שתצטרך נתונים של פירוק חזותי (לדוגמה, ASTM D6400) כדי להשיג הסמכה מלאה של תאימות.
(FLT:0)Benchmark נגד חומרים תחרותיים:FLT:1 Testing a known compostable plastic (למשל, כוס PLA מוסמך) לצד הדגימה הניסויית שלך מספק התייחסות מועילה.

מסקנה

ASTM D5338 אינו רק הליך טכני - הוא שומר הסף לתביעות סביבתיות בתעשיית הפלסטיק.על ידי מתן מדד סטנדרטי, קפדני מבחינה מדעית של הביודה אירובית בתנאים מבוקרים, הוא מאפשר לחברות לגבות את הבטחות הקיימות שלהם עם נתונים.הוא גם מניע חדשנות על ידי חשיפת האופן שבו שינויים ניסוח משפיעים על ביצועי סוף החיים.

כביקוש לצרכנים לסוללות בר קיימא ולתקנות להדק ברחבי העולם, החשיבות של ASTM D5338 רק תגדל. יצרנים להשקיע הבנה וליישם תקן זה יהיה יותר טוב להציב כדי ליצור ביופלסטיקה אמינה, השוק, שבאמת נהנה מהסביבה.אם אתה מדען חומרים, מנהל מוצר, או קצין קיימות, לתפוס את קצבאות של ASTM D38 הוא חיוני עבור צינורות עתידיים.

(ב) [ה]: [ה] [ה]] [ה]], [ה], [ה], [ה]], [ה], [ה], [ה]]], [ה], [ה], [ה], [ה], [ה]], [ה], [ה]], [ה'], [ה'], [ה']']']']']']']']']''''[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה'[ה']']'[ה']']'[ה'[ה']']']']']']'[ה'[ה'[ה']']']']']']'[ה'[ה']']']'[ה'[ה'[ה']']'[ה']']']'[ה'[ה']'[ה']'[ה']']']'[ה'[ה'[ה'[ה'[