ผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพคืออะไร?
ผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพเป็นวิธีแก้ปัญหาขยะในเมืองหรือไม่?
ภาพ Scott Van Hoy มีอยู่ใน Unsplash
บรรจุภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพได้รับการระบุว่าเป็นวิธีแก้ปัญหาสำหรับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากการสร้างของเสีย มีวิธีแก้ไขที่มีอยู่มากมายในการลดปริมาณของเสียที่เกิดขึ้นในเมืองใหญ่ เช่น การรีไซเคิล การทำปุ๋ยหมัก การเผา การนำบรรจุภัณฑ์กลับมาใช้ใหม่ (รีฟิล ส่งคืนได้ เป็นต้น) และการใช้ผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพที่มีการโต้เถียงกัน - คำที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ในหลายรายการ เนื่องจากเป็นการเพิ่มมูลค่าที่ “ถูกต้องตามหลักนิเวศน์” และดึงดูดผู้บริโภคมากขึ้น
- ปุ๋ยหมักคืออะไรและทำอย่างไร
การย่อยสลายทางชีวภาพหมายถึงกระบวนการเปลี่ยนรูปทางเคมีซึ่งส่งเสริมโดยการกระทำของจุลินทรีย์ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมของอุณหภูมิ ความชื้น แสง ออกซิเจน และสารอาหาร การย่อยสลายทางชีวภาพอาจเป็นแบบแอโรบิกหรือแบบไม่ใช้ออกซิเจน ในกระบวนการนี้ วัสดุดั้งเดิมจะมีการเปลี่ยนแปลงและโดยทั่วไปจะเปลี่ยนเป็นโมเลกุลที่เล็กกว่า ในบางกรณี ได้แก่ น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และชีวมวล พารามิเตอร์ที่สำคัญมากที่กำหนดว่าวัสดุสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพหรือไม่คือเวลาที่ใช้ในการย่อยสลายโดยการกระทำของจุลินทรีย์ โดยปกติ วัสดุจะถือว่าย่อยสลายได้ทางชีวภาพเมื่อสลายตัวในช่วงเวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน เพื่อให้การย่อยสลายของวัสดุที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพมีประสิทธิภาพ จะต้องนำวัสดุไปรวมกับขยะอินทรีย์ไปยังหน่วยปุ๋ยหมัก เพราะในสภาพแวดล้อมนี้ วัสดุจะพบสภาวะที่เหมาะสมในการย่อยสลาย
- การย่อยสลายทางชีวภาพคืออะไร?
วัสดุสามารถย่อยสลายได้ด้วยการกระทำของจุลินทรีย์ แต่เวลาที่จะเกิดขึ้นนั้นนานมาก ดังนั้นวัสดุนี้จึงไม่จัดประเภทว่าย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ตัวอย่างเช่น พลาสติกบางชนิด (พีวีซี โพลิเอทิลีน และโพลิโพรพิลีน) ซึ่งสามารถย่อยสลายได้โดยการกระทำของจุลินทรีย์ แต่ต้องใช้เวลา 10 ถึง 20 ปีจึงจะหายไป ขึ้นอยู่กับความหนาของพวกมัน คราวนี้อาจนานกว่านั้นอีก ดังนั้นจึงไม่จัดประเภท ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
วัสดุหรือผลิตภัณฑ์ต้องเป็นไปตามมาตรฐานสากลบางประการ เช่น US ASTM 6400, 6868, 6866, European EN 13432 หรือ Brazilian ABNT NBr 15448 สำหรับการย่อยสลายทางชีวภาพและการทำปุ๋ยหมัก และพิสูจน์คุณสมบัติผ่านการทดสอบในการรับรอง ห้องปฏิบัติการ ต่อไป จะนำเสนอขั้นตอนการรับรองพลาสติกย่อยสลายได้ (ย่อยสลายได้) และมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง:- ลักษณะทางเคมีของวัสดุ: ขั้นตอนนี้รวมถึงการวิเคราะห์โลหะหนักและของแข็งที่ระเหยง่ายในองค์ประกอบของวัสดุ
- การย่อยสลายทางชีวภาพ: วัดจากความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณ CO2 ที่ปล่อยออกมาจากพลาสติกที่ย่อยสลายได้กับปริมาณที่ปล่อยออกมาจากตัวอย่างมาตรฐาน ในระหว่างการย่อยสลายทางชีวภาพ หลังจากช่วงเวลาหนึ่ง (ASTM D5338)
- การแตกตัว: วัสดุจะต้องสลายตัวทางกายภาพ (มากกว่า 90%) เป็นชิ้นเล็กกว่า 2 มม. ใน 90 วัน (ISO 16929 และ ISO 20200)
- ความเป็นพิษต่อระบบนิเวศน์: ได้รับการยืนยันแล้วว่าไม่มีสารพิษใด ๆ ที่อาจขัดขวางการพัฒนาของพืชได้ในระหว่างกระบวนการ
วัสดุที่ถูกแทนที่ด้วยตัวแปรที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพคือพลาสติกที่ได้จากปิโตรเลียม สาเหตุหลักมาจากความต้านทานสูงที่วัสดุนี้ต้องย่อยสลาย และพลาสติกบางชนิดต้องใช้เวลามากกว่า 100 ปีในการย่อยสลาย ดังนั้นการสะสมของวัสดุในกองขยะและสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติจึงเพิ่มขึ้น พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพจัดอยู่ในประเภทง่ายๆ ว่าเป็นพลาสติกธรรมชาติหรือสังเคราะห์
พลาสติกย่อยสลายได้สังเคราะห์
ในกลุ่มนี้เป็นพอลิเมอร์สังเคราะห์บางประเภทที่เสื่อมสภาพตามธรรมชาติ หรือโดยการเติมสารที่สามารถเร่งการย่อยสลายได้ ในบรรดาพลาสติกเหล่านี้ สารที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพและโพลี (ε-caprolactone) (PCL) มีความโดดเด่น พลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพคือพลาสติกสังเคราะห์ที่มีสารเติมแต่งทางเคมีโปรออกซิแดนท์รวมอยู่ในองค์ประกอบ ซึ่งสามารถเริ่มหรือเร่งกระบวนการย่อยสลายด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชัน ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ PCL เป็นโพลีเอสเตอร์เทอร์โมพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพซึ่งเข้ากันได้ทางชีวภาพกับการใช้งานทางการแพทย์
- พลาสติกย่อยสลายได้ทางชีวภาพ: ปัญหาสิ่งแวดล้อมหรือแนวทางแก้ไข?
พลาสติกย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ
โพลีเมอร์ที่ย่อยสลายได้ตามธรรมชาติหรือที่เรียกว่าพอลิเมอร์ชีวภาพล้วนผลิตจากทรัพยากรธรรมชาติและทรัพยากรหมุนเวียน ประกอบด้วยพอลิแซ็กคาไรด์ที่ผลิตโดยพืช (แป้งข้าวโพด มันสำปะหลัง เป็นต้น) โพลีเอสเตอร์ที่ผลิตโดยจุลินทรีย์ (ส่วนใหญ่มาจากแบคทีเรียประเภทต่างๆ) ยางธรรมชาติ และอื่นๆ
ผงซักฟอก
อย่างไรก็ตาม พลาสติกไม่ใช่ผลิตภัณฑ์แรกที่ได้รับการเปลี่ยนแปลงหรือเปลี่ยนใหม่เนื่องจากผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม จนถึงปี พ.ศ. 2508 ผงซักฟอกถูกใช้เป็นวัตถุดิบอัลคิลเลตแบบแยกแขนง (สารลดแรงตึงผิว - ตามคำนิยาม สารลดแรงตึงผิวคือสารสังเคราะห์ที่ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดและเครื่องสำอาง และทำให้เกิดรอยต่อของสารซึ่งในสภาพธรรมชาติจะไม่เกิด (เช่นน้ำและน้ำมัน) ซึ่งการย่อยสลายทางชีวภาพเพียงเล็กน้อยทำให้เกิดปรากฏการณ์การผลิตโฟมในแหล่งน้ำและโรงบำบัด ดังนั้น แอลคิลเลตแบบแยกกิ่งจึงถูกแทนที่ด้วยอัลคิเลตเชิงเส้น ซึ่งจัดอยู่ในประเภทย่อยสลายได้ทางชีวภาพ จากนั้นจึงสร้างกฎหมายที่ห้ามการใช้อัลคิเลตแบบกิ่ง ในบราซิล กระทรวงสาธารณสุขห้ามตั้งแต่มกราคม 2524 (มาตรา 68 ของพระราชกฤษฎีกาฉบับที่ 79,094 เพิกถอนโดยพระราชกฤษฎีกาฉบับที่ 8.077 ของปี 2013) การผลิต การขาย หรือการนำเข้าน้ำยาฆ่าเชื้อในลักษณะใดๆ (ผงซักฟอก) ที่มีส่วนประกอบที่ไม่ใช่ - สารลดแรงตึงผิวประจุลบที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
การย่อยสลายทางชีวภาพของสารลดแรงตึงผิวเชิงเส้นสามารถแบ่งออกเป็นหลักและทั้งหมด (หรือการทำให้เป็นแร่)
การย่อยสลายทางชีวภาพเบื้องต้น
การย่อยสลายทางชีวภาพเบื้องต้นคือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลถูกออกซิไดซ์หรือเปลี่ยนแปลงโดยการกระทำของแบคทีเรีย ทำให้สูญเสียลักษณะเฉพาะของสารลดแรงตึงผิว หรือไม่ตอบสนองต่อขั้นตอนการวิเคราะห์เฉพาะสำหรับการตรวจหาสารลดแรงตึงผิวเดิมอีกต่อไป กระบวนการนี้เสร็จสิ้นอย่างรวดเร็วในกรณีส่วนใหญ่ แบคทีเรียพิเศษหลายชนิดสามารถเผาผลาญสารลดแรงตึงผิวได้ ในขั้นต้น การย่อยสลายทางชีวภาพเบื้องต้นได้รับการยอมรับว่าเพียงพอ อย่างไรก็ตาม ขยะอินทรีย์ถือว่าแปลกต่อสิ่งแวดล้อม
การย่อยสลายทางชีวภาพโดยรวมหรือการทำให้เป็นแร่
การย่อยสลายทางชีวภาพโดยรวมหรือการทำให้เป็นแร่ถูกกำหนดให้เป็นการแปลงที่สมบูรณ์ของโมเลกุลลดแรงตึงผิวเป็น CO2, H2O, เกลืออนินทรีย์และผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเผาผลาญปกติของแบคทีเรีย
การสลายตัวทางชีวภาพเป็นความรอดหรือไม่?
ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ทางเลือกผลิตภัณฑ์ใหม่จึงปรากฏขึ้นในตลาด มีงานวิจัยจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับการพัฒนาผลิตภัณฑ์ทั่วไป เช่น ผ้าอ้อม ถ้วย ปากกา เครื่องใช้ในครัว เสื้อผ้า และอื่นๆ ในรูปแบบที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ
- Herbia Baby ผ้าอ้อมที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพแห่งชาติเป็นครั้งแรก มีรอยเท้าทางสิ่งแวดล้อมน้อยกว่าและมีสุขภาพที่ดีขึ้นสำหรับทารก
แม้จะมีข้อดีที่เสนอโดยบรรจุภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ นักวิจัยบางคนพิจารณาว่านี่ไม่ใช่ทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับขยะบางประเภท ศาสตราจารย์ ดร. โฮเซ่ คาร์ลอส ปินโต จากมหาวิทยาลัยสหพันธรัฐรีโอเดจาเนโร (UFRJ) กล่าวว่า นักนิเวศวิทยาทำผิดเมื่อปฏิบัติกับวัสดุพลาสติกเหมือนขยะ สำหรับผู้วิจัยต้องบำบัดสารตกค้างเป็นวัตถุดิบ วัสดุพลาสติกทั้งหมดสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้และนำกลับมาใช้ใหม่ได้ สำหรับ José Carlos สำนักเลขาธิการแห่งรัฐเพื่อสิ่งแวดล้อมควรต่อสู้เพื่อการเผยแพร่การศึกษาด้านสิ่งแวดล้อมและเพื่อการดำเนินการตามนโยบายสาธารณะในการคัดเลือกและรีไซเคิลขยะ นอกจากนี้ รัฐบาลกลางควรดำเนินนโยบายที่บังคับให้ผู้ผลิตพลาสติกรายใหญ่ลงทุนในการรีไซเคิลและการนำผลิตภัณฑ์ของตนกลับมาใช้ใหม่
สิ่งสำคัญคือต้องตระหนักว่า หากวัสดุพลาสติกถูกย่อยสลาย เช่น อาหารและขยะอินทรีย์ วัสดุที่เกิดจากการย่อยสลาย (เช่น มีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์) จะจบลงในชั้นบรรยากาศและชั้นหินอุ้มน้ำ ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดภาวะโลกร้อนอย่างมากและ ด้วยความเสื่อมโทรมของคุณภาพน้ำและดิน
ลักษณะการย่อยสลายทางชีวภาพของวัสดุสามารถเป็นประโยชน์อย่างมากต่อสิ่งแวดล้อม แต่นี่ไม่ใช่ทางออกเดียวในการลดการสร้างของเสีย จำเป็นต้องศึกษาผลกระทบทั้งหมดที่ความเสื่อมโทรมของวัสดุที่กำหนดสามารถก่อให้เกิดต่อสิ่งแวดล้อม และยิ่งไปกว่านั้น ให้พิจารณาว่าปลายทางใดมีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับผลิตภัณฑ์หนึ่งๆ
