18新利最新登入生物降解添加剂是如何工作的

塑料构成了我们许多最常见的产品,这些产品非常耐用。生物可降解塑料可以帮助确保你的曾曾孙不会偶然发现你在1998年野餐时丢失的叉子。查看更多绿色科学图片。"width=
塑料构成了我们许多最常见的产品,这些产品非常耐用。生物可降解塑料可以帮助确保你的曾曾孙不会偶然发现你在1998年野餐时丢失的叉子。查看更多绿色科学图片
由生物技术

几千年后,未来的文明很可能会挖掘我们的遗迹。也许他们会挖出碎尸摩天大楼.他们会发现我们的崩溃骨头.几乎可以肯定的是,他们将揭开无数埋藏的秘密塑料从工具到玩具。“哦,看,这似乎是伟大的维德勋爵曾经拿过的那把深红色光剑!”

我们生活在塑料时代,在这个时代,我们中的许多人无法超过一两分钟不接触到由这种可延展、坚固和耐用的材料制成的产品。正是这最后一个特点引起了许多具有资源和环境意识的人的关注。

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塑料具有持久力——它们在自然环境或垃圾填埋场中不会降解太多。回收是重复使用某些类型塑料的一个很好的选择,越来越多的人变得善于回收。尽管如此,仅在美国,所有使用的塑料产品中只有7%被回收;2800万吨(是的,吨)被扔进海里垃圾填埋场每年[来源:生态]。

为了确保塑料不会成为永久性污染物,一些较新的塑料技术纳入了可生物降解添加剂他们的化学反应。这些添加剂旨在让塑料自然分解,无论它们是在垃圾填埋场还是路边的垃圾虫。

当它们降解时,这些塑料会分解成二氧化碳,腐殖质生物质(一种类似土壤的基本有机物)和甲烷气体。与几乎坚不可摧的洗衣粉和苏打水瓶相比,这是一个巨大的进步,这些瓶子可能会向未来的考古学家宣布它们的存在。

但在生物降解添加剂扩展到大多数产品之前,在政府法规、回收标准和消费者公关方面还有很多工作要做。

在下一页中,我们将亲身体验美味的腐烂,并深入研究是什么让生物降解如此酷。

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《毁灭的微小欲望》

我们周围的世界充满了微生物,它们也被称为微生物.微生物可能肉眼看不见,但它们的胃口是显而易见的,因为它们启动并加速了各种食物的分解有机物质从报纸到动物粪便,再到披萨皮,还有很多很多。

有许多种类的微生物发挥着分解的魔力。它们包括细菌、真菌、原生动物、藻类、放线菌等。不同类型的微生物以不同的方式发挥它们的魔力,它们消化不同的物质,但它们都有助于有机物的分解,也可以称为生物降解

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环境因素在任何分解过程中都起着至关重要的作用。水、光、热、氧和其他变量的存在都会影响微生物及其能量来源(参见食物)相互作用的方式。

氧含量对降解的影响尤其大。你后院的堆肥就是一个例子有氧环境,也就是说氧气存在。一个巨大的垃圾填埋场,另一方面,是一个厌氧环境,或者主要缺乏氧气的环境。

在需氧环境下,微生物利用酸和酶将物质的大分子转化为越来越小的化合物。当分子变小后,微生物可以吸收这些物质并将其用作能量。

在厌氧条件下也会发生同样的过程,但会产生明显不同的副产品——微生物会产生大量的甲烷和二氧化碳。装有甲烷回收设备的垃圾填埋场可以捕获甲烷并将其出售给当地的能源公司;另一些则只是燃烧掉气体,这样就不会增加温室气体的排放。

水甚至比空气更重要。没有水,地球上就不会有我们所知道的生命。同样的概念也适用于垃圾填埋场。湿度较高的垃圾填埋场表现出更快的生物降解,而那些在干燥地区的垃圾填埋场几乎没有生物活性。

然而,即使在水充足的情况下,不透水的传统塑料对微生物来说也像克星一样。塑料倾向于抵抗和转移大自然解构它们的所有尝试。继续读下去,你就会明白为什么塑料如此顽固和难以分解。

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超凡脱俗的塑料

塑料最终都是以石油为基础的,而石油本身就是有机物腐烂的结果。所以微生物应该以塑料的形式享受一场真正的盛宴,对吧?

没有。微生物通常对塑料不屑一顾。

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这是因为在制造过程中石油在分子水平上发生变化,从简单的单体(单个化学单位)转变为聚合物它们是更大、更复杂的单元,由强化学键连接。它们防水、密封,因此,它们在制造、保护、运输和保存无数人类产品方面非常出色。

这些巨大的聚合物不是大自然创造的。它们是人类化学成就的结果。聚合物有很多品种,用深奥的首字母缩写来表示,以反映它们的不自然:PE(聚乙烯),PP(聚丙烯)和PS(聚苯乙烯)只是其中的几个。

对于自然界来说,塑料是一场化学怪物秀。18新利最新登入微生物在生物学上不具备攻击和分解有机物质的能力。

因此,微生物可能需要数百年或更长时间才能在你在公园野餐时掉下的塑料勺上取得进展。我们实际上不知道这个器具能持续多久——也许永远18新利最新登入。

尽管如此,你可能在海滩或田野上看到过看起来脆弱或破旧的塑料。这并不是因为生物降解。相反,紫外线和氧气是造成这种极其缓慢的破坏的原因,这通常会导致大块的塑料仍然造成大量污染。

为了让塑料真正生物降解,我们需要使用添加剂来帮助微生物开始发挥它们的作用。只要激发这些小家伙的食欲,它们就能做一些非常有用的破坏。

我们很快就会近距离接触添加剂,但在此之前,请继续阅读有关塑料降解的更多信息,以及它们的死亡并不总是自然或清洁的。18新利最新登入

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生物降解与崩解

将经过处理的塑料树脂颗粒与自身的聚合物混合,制造商就可以制造出在指定时间内降解的产品。"width=
将经过处理的塑料树脂颗粒与自身的聚合物混合,制造商就可以制造出在指定时间内降解的产品。
由生态

塑料是一个多样化的技术奇迹。与所有的技术进步一样,聚合物需要某种规则来指导它们的使用和处置。ISO(国际标准化组织)首先定义了六种可降解塑料。

前四种类型是可降解可光降解的氧化降解而且hydrolytically降解.可降解塑料就是以某种可测量的方式降解的塑料。光降解塑料被分解为.氧化可降解物通过氧化降解;锈是氧化的一种,同样的过程也会发生在聚合物上。Oxo-degradable塑料有一种添加剂可以加速这个“生锈”过程。而水解可降解塑料是通过聚合物和水的相互作用而分解的。

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例如,由于阳光或氧气暴露而降解的塑料袋可能会分解成微小的碎片,这些碎片不一定是良性的。残留的颗粒物可能会被小生物吸收,并沿着食物链向上移动,影响沿途每个生物的身体化学成分,造成未知的后果。

iso定义的最后两种可降解塑料是可生物降解的而且可降解的。可生物降解的塑料就是我们前面提到的微生物朋友可以分解成水和二氧化碳的塑料,但时间并不一定很明确。可堆肥塑料的降解速度与其他类型的可堆肥材料相似,它们会产生水、二氧化碳、腐殖质和无机化合物。

可堆肥塑料和可生物降解塑料之间的一个很大的区别是,前者需要专业管理的堆肥堆的高热垃圾填埋场这种区别是至关重要的,因为100亿到150亿磅,或75%的塑料最终被扔进了垃圾填埋场[来源:PEC]。真正可生物降解的塑料在垃圾填埋场中分解得最好,但在路边的沟里也会降解。

如果生物可降解物质最终被扔进垃圾填埋场而不是回收中心。在垃圾填埋场中,它们释放的甲烷可以被捕获并燃烧以满足我们的能源需求。在美国1200个正在运行的垃圾填埋场中,大约有一半能捕获甲烷。2008年,这些垃圾填埋气体能源(LFG)项目产生了大约120亿千瓦时的电能仅仅一年。

现在,让我们来看看塑料添加剂的肮脏工作。

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塑料生物降解添加剂

这些塑料颗粒含有可生物降解的添加剂。这些颗粒可以熔化,用来制造各种塑料产品。"width=
这些塑料颗粒含有可生物降解的添加剂。这些颗粒可以熔化,用来制造各种塑料产品。
由生物技术

可生物降解的添加剂给微生物提供了它们所需的化学杠杆,使塑料彻底消失。添加剂,也叫退化发起者这涉及到非常复杂的化学工程,必须在产品的实用性、消费者安全和我们的最终目的之间取得平衡塑料随便吧回收或分解。

这些添加剂是有机化合物的专有(即绝密)混合物。添加剂的不同配方以不同的方式操纵微生物,各家公司都宣称自己的配方优于其他添加剂。

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当与普通塑料混合时,它们只占产品总成分的0.5%到2%,而且关键的是,它们不会改变聚合物的性能。也就是说,你不会去度假,两周后回到家,发现橙汁罐已经碎成碎片。它们也不会以任何方式影响容器的内容物,也不会对传统塑料回收产生不利影响。

事实上,你永远不会知道塑料有什么不同,直到它进入垃圾填埋场,这是唯一一个有水分和各种微生物的正确组合的地方,这些微生物可以利用塑料中的添加剂。添加剂也会在垃圾填埋场外发挥作用,但这一过程将花费更长的时间。

这个过程不会马上发生。起初,只有少数微生物被添加剂吸引;第一批微生物在塑料盔甲上制造了一个小裂缝。更多种类的微生物到来,它们的酸和酶的结合,以及水,最终使它们能够将巨大的聚合物分解成越来越小的碎片。

但是可堆肥塑料呢?好吧,这些所谓的没有添加剂生物塑料(通常由聚乳酸或聚乳酸制成)。它们是由天然材料制成的,如玉米或豌豆淀粉或各种植物脂肪和油。更重要的是,并不是所有的生物塑料都能分解。相反,它们是由可再生物质(如玉米)制成的,以实现可持续发展。有些种类根本不会降解太多垃圾填埋场设置。

生物塑料和添加添加剂的塑料经常相互竞争,争夺聚合物市场的份额。有时,这种竞争会爆发成一场公开的激烈交锋。继续读下去,你会发现关于生物降解塑料的讨论是多么的激烈。18新利最新登入

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生物降解添加剂之争

你会看到越来越多的可降解产品出现在市场上,通常带有指示生物可降解特性的标记。"width=
你会看到越来越多的可降解产品出现在市场上,通常带有指示生物可降解特性的标记。
由生物技术

塑料到处都是。塑料是一门很大很大的生意。因此,当涉及到生物可降解性的监管和政治时,许多组织都有很多风险。很多人争论各种塑料是否真的腐烂,如果真的腐烂,需要多长时间,会留下什么样的副产品。18新利最新登入

为了定义生物可降解性,政府和公司求助于美国材料测试协会(ASTM)。ASTM在美国和国际上为各种产品和服务制定自愿共识标准。

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生物可降解性的ASTM标准仍在不断发展,虽然它还不是一个标准,但许多组织坚持ASTM D-5511-11测试方法。该测试帮助公司确定塑料在厌氧环境中的生物降解性垃圾填埋场

由于分解测试需要时间和反复试验,因此对于测试结果的含义存在很大的分歧空间。生产各种生物降解塑料、氧化降解塑料和可堆肥生物塑料的公司相互推动,以证明他们的方法是优越的。

塑料环境委员会的执行董事查尔斯·兰斯洛特(Charles Lancelot)从事塑料研究已有40年。他说,政治和公关游戏,尤其是在加州,误导了公众对这些塑料之间的区别的认识。

他以以聚乳酸为基础的生物塑料为例,这种塑料由玉米淀粉制成。玉米和农业游说团体希望在更多产品中加入聚乳酸,因为这样做将增加玉米的需求,最终推高价格。

但兰斯洛特表示,除非经过专业的堆肥处理,否则PLA产品不会降解。从环境的角度来看,这使得它们不如真正在垃圾填埋场和沟渠中生物降解的塑料更受欢迎。他还强调了氧化生物降解塑料的一个缺点;它们需要紫外线和氧气才能降解,而这些变量在垃圾填埋场中是短缺的。

为了平息争议并建立严格的生物降解标准,佐治亚理工大学和北卡罗来纳州立大学正在进行垃圾填埋场模拟,并将把他们的发现和建议提交给美国政府。新标准将由媒体公布,并可能在未来几年影响公众对各种可降解塑料的看法。

公众的压力,以及更有效的制造生物可降解塑料的方法,可能会加速这些添加剂在许多产品中的接受和使用。最后,这可能意味着更环保的塑料,那些完全消失的塑料,而不是作为一个文明的标志存在数千年,这个文明知道如何制造非常耐用的产品,但却找不到正确处理它们的方法。18新利最新登入

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作者的注意

我花了很多时间在我内布拉斯加州家附近的碎石和土路上跑步和散步。当我看到故意和偶然乱扔垃圾的结果时,我总是感到愤怒;快餐垃圾、啤酒罐和瓶子以及大量的塑料。然而,我知道散落在大地上的可见垃圾只是我们产生的垃圾的一小部分。垃圾填埋的比例最大,包括那些真正应该回收的垃圾。

我为这篇报道采访的专家急忙表示,可生物降解塑料并不是解决污染的灵丹妙药。他们坚持认为,旧的规则,再利用你能和回收其余的仍然适用于我们目前的环境事务状态。但有了可生物降解塑料,也许我们的垃圾生活方式对未来几代人的影响会小一些。

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相关文章

来源

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