ASTM D5338 Bestimmung des aeroben biologischen Abbaus von Kunststoffmaterialien unter kontrollierten Kompostierungsbedingungen

ASTM D5338 Bestimmung des aeroben biologischen Abbaus von Kunststoffmaterialien unter kontrollierten Kompostierungsbedingungen

Der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Standard „ASTM D5338 Standardtestmethode zur Bestimmung des aeroben biologischen Abbaus von Kunststoffmaterialien unter kontrollierten Kompostierungsbedingungen einschließlich thermophiler Temperaturen“ beschreibt eine Testmethode zur Bestimmung des Ausmaßes und der Geschwindigkeit des aeroben biologischen Abbaus von Kunststoffmaterialien, die unter Laborbedingungen einer kontrollierten Kompostierungsumgebung bei thermophilen Temperaturen ausgesetzt sind.

ASTM D5338 Bestimmung des aeroben biologischen Abbaus von Kunststoffmaterialien unter kontrollierten Kompostierungsbedingungen

Dieses Prüfverfahren wurde entwickelt, um wiederholbare und reproduzierbare Testergebnisse unter kontrollierten Bedingungen zu erzielen, die die Bedingungen der Kompostierung bei thermophilen Temperaturen simulieren. Die Testmaterialien werden einem Inokulum aus Kompost aus Siedlungsabfällen ausgesetzt. Die aerobe Kompostierung erfolgt in einer Umgebung, in der Temperatur, Belüftung und Luftfeuchtigkeit genau überwacht und kontrolliert werden.

Bei der Kompostierung lassen sich thermophile Temperaturen am einfachsten in großen, professionell betriebenen Anlagen erreichen. Solche Temperaturen können jedoch auch in kleineren Kompostieranlagen für Privathaushalte erreicht werden, die oft als Hinterhof- oder Heimkompostierung bezeichnet werden.

Mit dieser Prüfmethode lässt sich der Anteil des Kohlenstoffs in der Probe bestimmen, der in Kohlendioxid umgewandelt wird. Die Geschwindigkeit des biologischen Abbaus wird ebenfalls überwacht. Diese Prüfmethode ist für alle Kunststoffe geeignet, die in Anlagen mit thermophilen Temperaturen kompostiert werden sollen.

Der biologische Abbau von Kunststoffen in einer Kompostieranlage ist wichtig, da er die Zersetzung anderer, vom Kunststoff umgebener Materialien sowie die Qualität und das Aussehen des kompostierten Materials beeinflussen kann. Der biologische Abbau von Kunststoffen ermöglicht zudem die sichere Entsorgung dieser Kunststoffe in großen, professionell geführten Kompostieranlagen und gut geführten Wohneinheiten, in denen thermophile Temperaturen erreicht werden. Dieses Verfahren wurde entwickelt, um die Geschwindigkeit und den Grad der aeroben biologischen Abbaubarkeit von Kunststoffprodukten bei einem kontrollierten Kompostierungsprozess zu bestimmen.

Da Kompostierungsanlagen in Bau und Betrieb stark variieren und die gesetzlichen Anforderungen an Kompostierungssysteme unterschiedlich sind, ist dieses Verfahren nicht dazu gedacht, die Umgebung eines bestimmten Kompostierungssystems zu simulieren. Es soll jedoch die Umgebung eines Kompostierungsbetriebs unter optimalen Bedingungen mit thermophilen Temperaturen nachbilden. Genauer gesagt zielt dieses Verfahren darauf ab, eine standardisierte Laborumgebung zu schaffen, die eine schnelle und reproduzierbare Bestimmung der aeroben biologischen Abbaubarkeit unter kontrollierten Kompostierungsbedingungen ermöglicht.

ASTM D5338 ist eine kritische Prüfmethode zur Bewertung des aeroben biologischen Abbaus von Kunststoffen unter kontrollierten Kompostierungsbedingungen. Diese Norm wird häufig zur Bewertung der Umweltauswirkungen von Kunststoffen verwendet, die zur Kompostierung bestimmt sind, insbesondere in kommunalen oder industriellen Anlagen. Durch die Simulation einer kontrollierten Kompostierungsumgebung bei thermophilen Temperaturen liefert diese Norm reproduzierbare Ergebnisse zur Bestimmung des Ausmaßes und der Geschwindigkeit des biologischen Abbaus.

Kurz gesagt misst diese Methode, wie effektiv Kunststoffe durch aerobe Prozesse in einer kontrollierten Kompostierungsumgebung abgebaut werden. Diese Norm entspricht der ISO 14855 „Bestimmung der vollständigen aeroben biologischen Abbaubarkeit von Kunststoffen unter kontrollierten Kompostierungsbedingungen – Methode zur Analyse des freigesetzten Kohlendioxids“ und ist ein wichtiger Bestandteil der ASTM D6400-Norm für kompostierbare Kunststoffe, die von Aufsichtsbehörden und Regierungsbehörden für Angaben zur biologischen Abbaubarkeit anerkannt wird.

Die Hauptziele dieser Norm sind:

  • Messung des biologischen Abbaus: Quantifiziert den Grad und die Geschwindigkeit des aeroben biologischen Abbaus durch Messung der Kohlendioxidfreisetzung während des Kompostierungsprozesses.
  • Simulation von Kompostierungsbedingungen: Simuliert optimale Kompostierungsumgebungen, typischerweise bei thermophilen Temperaturen (58 Grad), um die Materialleistung in realen Kompostierungsanlagen zu bewerten.
  • Gewährleistung der Reproduzierbarkeit: Bietet eine standardisierte Labormethode zur Gewährleistung konsistenter und zuverlässiger Testergebnisse.

Bei der Standardprüfmethode ASTM D5338 werden Kunststoffe einer kontrollierten Kompostierungsumgebung ausgesetzt. Dabei wird ein Inokulum aus Kompost aus Siedlungsabfällen verwendet. Der Prozess wird sorgfältig überwacht, um optimale Bedingungen hinsichtlich Temperatur, Belüftung und Luftfeuchtigkeit zu gewährleisten. Die wichtigsten Komponenten der Methodik sind:

  • Testmaterialien:
    • Prüfgegenstände: Anwendbar auf alle Kunststoffmaterialien, die zur Kompostierung bestimmt sind, einschließlich Folien, Granulaten, Pulvern oder Formprodukten wie Hundeknochen.
    • Organischer Kohlenstoffgehalt: Um die theoretische Kohlendioxidproduktion berechnen zu können, muss der organische Kohlenstoffgehalt des Testmaterials bekannt sein. Dieser kann durch Elementaranalyse oder eine Probenformel ermittelt werden.

Folgende Prüfungen werden durchgeführt:

    • Positive Kontrolle: Zur Validierung des Testaufbaus wird ein gut definiertes biologisch abbaubares Polymer wie mikrokristalline Cellulose in Dünnschichtchromatographiequalität (Partikelgröße bis zu 20 µm) verwendet.
    • Negativkontrolle: Ein nicht biologisch abbaubares Material wie Polyethylen stellt die Spezifität des biologischen Abbauprozesses sicher.
    • Blindkontrolle: Zur Messung der Basis-Kohlendioxidproduktion wird nur das Inokulum verwendet.
  • Versuchsaufbau:
      • Inokulum: Es wird aus gut belüftetem Kompost (2–4 Monate alt) gewonnen, der aus festen Siedlungsabfällen gewonnen, auf maximal 10 mm gesiebt und frei von großen inerten Materialien wie Glas oder Steinen ist. Es werden ca. 600 g Trockenmasse verwendet.
      • Dosierung der Testsubstanz: Typischerweise werden 100 g Trockensubstanz der Testsubstanz mit dem Inokulum vermischt.
      • Reaktorgröße: Kompostbehälter haben vorzugsweise ein Fassungsvermögen von 2–5 Litern und sind nicht mehr als zu drei Vierteln mit der Testmischung gefüllt, um eine ausreichende Belüftung zu gewährleisten.
      • Anzahl der Reaktoren: Es werden mindestens 12 Reaktoren verwendet: 3 für die Testsubstanz, 3 für die Blindkontrolle, 3 für die Positivkontrolle und 3 für die Negativkontrolle.
  • Testbedingungen:
      • Temperatur: Wird auf 58 Grad gehalten, um thermophile Kompostierungsbedingungen zu simulieren.
      • Belüftung und Luftfeuchtigkeit: werden genau überwacht und kontrolliert, um die mikrobielle Aktivität zu optimieren.
      • Mischen: Der Kompost wird wöchentlich gemischt, um Kanalbildung zu verhindern und einen gleichmäßigen mikrobiellen Angriff auf das Testmaterial zu gewährleisten.
      • Dauer: Normalerweise 45 Tage, kann aber je nach Materialeigenschaften und Testanforderungen auf bis zu 180 Tage verlängert werden.
  • Messung:
      • Kohlendioxidentwicklung: Der biologische Abbau wird durch Messung der Kohlendioxidproduktion gemessen, normalerweise mithilfe einer Respirometrie mit einem Kohlendioxid-Scavenger-Gerät, einer Titrationsausrüstung oder, bei häufigeren Messungen (alle 3–6 Stunden), einer Gaschromatographie.
      • Prozentsatz der biologischen Abbaubarkeit: Berechnet nach der in der Norm angegebenen Formel.

    Der ASTM D5338-Standard wird aus folgenden Gründen als wichtig erachtet:

    • Umweltverträglichkeit: Hersteller untermauern ihre Umweltversprechen, indem sie sicherstellen, dass ihre Produkte die gesetzlichen Anforderungen an die Kompostierbarkeit erfüllen.
    • Verbrauchervertrauen: Die ASTM D5338-Zertifizierung, Teil des ASTM D6400-Standards, gibt den Verbrauchern die Gewissheit, dass die Produkte in Kompostierungsanlagen biologisch abbaubar sind und so die Umweltbelastung reduziert wird.
    • F&E: Fördert Innovationen im Bereich nachhaltiger Materialien, indem es eine Standardmethode für die Entwicklung und Prüfung neuer biologisch abbaubarer Kunststoffe bereitstellt.
    • Kompostqualität: Der biologische Abbau von Kunststoffen in Kompostanlagen verhindert die Zersetzung anderer organischer Stoffe und führt zu einem hochwertigen Kompostergebnis.

    ASTM D5338 ist daher ein wichtiges Instrument zur Bewertung des aeroben biologischen Abbaus von Kunststoffen in kontrollierten Kompostierungsumgebungen. Durch die Bereitstellung einer standardisierten und reproduzierbaren Methode zur Messung von Kohlendioxid-Emissionen unterstützt es die Entwicklung nachhaltiger Kunststoffe, gewährleistet die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und stärkt das Verbrauchervertrauen in kompostierbare Produkte. Obwohl es bei der Simulation spezifischer Kompostierungsanlagen Einschränkungen aufweist, ist seine Rolle bei der Prüfung der Umweltverträglichkeit und der Innovation im Bereich biologisch abbaubarer Materialien unbestreitbar. Hersteller, Forscher und Regulierungsbehörden verlassen sich auf ASTM D5338, um die Einführung umweltfreundlicher Kunststoffe in einer zunehmend auf Nachhaltigkeit ausgerichteten Welt voranzutreiben.

    Unser Unternehmen ist seit vielen Jahren tätig und verfolgt die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam. Es verfügt über ein Team erfahrener Fachkräfte und eine breite Infrastruktur, um für Unternehmen aller Branchen Tests, Messungen und Analysen in einer Vielzahl von Bereichen durchzuführen. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß ASTM D5338 (Standardtestmethode zur Bestimmung des aeroben biologischen Abbaus von Kunststoffmaterialien unter kontrollierten Kompostierungsbedingungen, einschließlich thermophiler Temperaturen) an.

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