技術(shù)支持
近年來(lái)，隨著電商、快遞、外賣等新業(yè)態(tài)的發(fā)展，塑料購(gòu)物袋的消耗量呈快速上升趨勢(shì)，由此對(duì)環(huán)境造成的污染愈演愈烈。自《生物降解塑料購(gòu)物袋》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 38082-2019）實(shí)施五年多以來(lái)，配合國(guó)家“限塑令"政策，我國(guó)每年減少傳統(tǒng)塑料袋約200億只，相當(dāng)于節(jié)約石油資源120萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放84萬(wàn)噸。
生物降解塑料是指在自然界中如土壤和/或沙土等條件下，和/或特定條件如堆肥化條件下或厭氧消化條件下或水性培養(yǎng)基中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最終降解變成二氧化碳(CO2)或/和甲烷(CH4)、水(H2O)及其所含元素的礦化無(wú)機(jī)鹽以及新的生物質(zhì)的一種塑料。可生物降解塑料的降解機(jī)理見(jiàn)圖1。推進(jìn)生物降解塑料代替一次性不可生物降解塑料可在一定程度上解決塑料污染問(wèn)題。
圖1 可生物降解塑料的降解機(jī)理
目前市面上主要的膜袋類生物降解塑料制品成分多為聚對(duì)苯二甲酸己二酸丁二醇酯（PBAT）、聚乳酸（PLA）、淀粉(ST)的兩種或兩種以上，以及無(wú)機(jī)填料TALC) 或碳酸鈣（CaCO3)制成。在我國(guó)政府的推動(dòng)下，中國(guó)降解塑料技術(shù)取得了顯著進(jìn)步，PLA、PBAT、PHA等生物降解材料的技術(shù)水平不斷提高，生產(chǎn)成本逐漸降低，為生物降解塑料購(gòu)物袋的廣泛應(yīng)用提供了技術(shù)保障。
表1 GB/T19277.1兩個(gè)版本技術(shù)對(duì)比
這兩次修訂均等同采用ISO14855-1，主要是ISO 14855-1 第二版取代了第一版（ISO 14855-1:2005）。第二版對(duì)第一版進(jìn)行了微小修訂，主要旨在澄清第8.1款第四段的措辭。
本文基于堆肥法測(cè)試原理，對(duì)全生物降解塑料購(gòu)物袋（材質(zhì)：PBAT+PLA+ST）進(jìn)行生物分解率的測(cè)試和達(dá)標(biāo)分析。
總干固體測(cè)試：樣品在105℃鼓風(fēng)干燥條件下，冷卻恒重后的質(zhì)量與原樣品的占比 揮發(fā)性固體（有機(jī)成分）測(cè)試：樣品在550℃高溫條件灼燒后損失質(zhì)量占總干固體含量百分比 總有機(jī)碳含量（TOC）測(cè)試：干基結(jié)果采用TOC-L CPH+固體樣品模塊SSM-5000A 總有機(jī)碳分析儀
對(duì)接種物，參比材料，試驗(yàn)材料分別進(jìn)行總干固體，揮發(fā)性固體，總有機(jī)碳和PH測(cè)試。使用堆肥土前去除較大的惰性物質(zhì)后，用0.5 cm篩子篩選，把試驗(yàn)材料（塑料袋）剪碎，最大表面積不超過(guò)2cm*2cm。處理好的樣品見(jiàn)圖2。
圖2 預(yù)處理后的參比材料、試驗(yàn)材料和接種物
參考GB/T19277.1-2025和GB/T 38082-2019標(biāo)準(zhǔn)的要求，樣品預(yù)處理和指標(biāo)見(jiàn)表2，樣品測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。
表2 樣品外觀和指標(biāo)
表3 樣品測(cè)試結(jié)果
2.2.2 受控工業(yè)堆肥試驗(yàn)
基于標(biāo)準(zhǔn)GB/T19277.1-2025，在好氧工業(yè)堆肥條件下進(jìn)行生物降解性能測(cè)試。試驗(yàn)溫度為58℃±2℃，接種物的水分含量控制在50%~55%，試樣材料（或參比材料）和接種物以1:6的干重比例充分?jǐn)嚢杌旌?，裝入到反應(yīng)釜中，試驗(yàn)過(guò)程需保持充分曝氣，氧氣濃度不低于6%，定期攪拌。空白試驗(yàn)、參比試驗(yàn)和樣品試驗(yàn)需各測(cè)試3個(gè)平行樣，取均值。常規(guī)45天~6個(gè)月的試驗(yàn)周期內(nèi)，采用連續(xù)紅外二氧化碳傳感器來(lái)定量測(cè)試每個(gè)堆肥容器排放的二氧化碳含量，試驗(yàn)扣除空白后二氧化碳累計(jì)釋放量與二氧化碳理論釋放量的比值，為生物分解率。
本次測(cè)試的試驗(yàn)材料在試驗(yàn)128天生物分解率曲線達(dá)到相對(duì)平穩(wěn)狀態(tài)，終止測(cè)試。根據(jù)GB/T38082-2019的要求，混合物的相對(duì)生物分解率應(yīng)≥90%。相對(duì)生物分解率為樣品生物分解率與參比生物分解率之比。本次試驗(yàn)參比材料的生物分解率為89.34%，試驗(yàn)材料的生物分解率為81.27%，相對(duì)生物分解率為90.97%，滿足標(biāo)準(zhǔn)的生物分解率的指標(biāo)要求。試驗(yàn)周期的試驗(yàn)材料和參比材料的二氧化碳釋放量見(jiàn)圖3，生物分解率見(jiàn)圖4。
圖3 試驗(yàn)材料及參比材料二氧化碳釋放量
圖4 試驗(yàn)材料及參比材料生物分解率
在堆肥法試驗(yàn)早期需要重點(diǎn)留意3個(gè)指標(biāo)：
（1）45d后參比材料分解率超70%；
（2）試驗(yàn)期間，每個(gè)堆肥容器的生物降解率相對(duì)偏差不超過(guò)20%；
（3）培養(yǎng)10d內(nèi)，空白容器每克揮發(fā)性固體（均值）接種物產(chǎn)生的CO250mg~150mg。只有試驗(yàn)符合指標(biāo)，才可認(rèn)可有效。
試驗(yàn)周期相對(duì)較長(zhǎng)，溫度保持在58℃，接種物容易失水產(chǎn)生板結(jié)，需要定期補(bǔ)充蒸餾水和定期攪拌來(lái)確保接種物和材料混合物處于水分含量約50%的濕潤(rùn)狀態(tài)，有利于微生物保持有效的活性。
雖然目前降解檢測(cè)市場(chǎng)推出較多快速檢測(cè)技術(shù)，利用材料表征手段（如FTIR，DSC等）進(jìn)行快速度成分分析。但單一的表征手段無(wú)法正確識(shí)別混合材料/制品成分組成，也無(wú)法確定生物分解率是否達(dá)標(biāo)。采用堆肥法測(cè)試單一材質(zhì)或混合材質(zhì)的可生物降解制品仍然是現(xiàn)階段的方法之一。
堆肥法的定量方式有滴定法，重量法，氣相色譜法，連續(xù)紅外分析儀等方式，為了解決測(cè)試時(shí)間長(zhǎng)，費(fèi)用高，人工值守等難題，建議采用連續(xù)紅外二氧化碳傳感器定量測(cè)試的智能化設(shè)備來(lái)完成可生物降解材料/制品的降解性能測(cè)試?？蓪?shí)現(xiàn)全過(guò)程智能監(jiān)控，自動(dòng)溫度控制，定期攪拌，充分曝氣，自動(dòng)判斷數(shù)據(jù)有效性，試驗(yàn)期間每個(gè)堆肥容器的每日的二氧化碳生成量和降解率數(shù)據(jù)，釋放的二氧化碳曲線圖和生物分解率曲線圖均可直接導(dǎo)出用于最終報(bào)告。有助于可堆肥降解檢測(cè)項(xiàng)目質(zhì)效提升。
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