ISO 14852 Bestimmung der vollständigen aeroben Bioabbaubarkeit von Kunststoffen in wässriger Umgebung – Methode durch Analyse des freigesetzten Kohlendioxids

Mit der zunehmenden Verwendung von Kunststoffen sind deren Rückgewinnung und Entsorgung zu einer erheblichen Herausforderung geworden. Recycling sollte höchste Priorität haben. Biologisch abbaubare Kunststoffe erweisen sich als eine der verfügbaren Optionen zur Bewältigung dieser Umweltprobleme. Kunststoffmaterialien, wie z. B. Produkte oder Verpackungen für Kompostieranlagen, müssen potenziell biologisch abbaubar sein. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, die potenzielle biologische Abbaubarkeit solcher Materialien zu bestimmen und einen Hinweis auf ihre potenzielle biologische Abbaubarkeit zu erhalten.

Die Norm „ISO 14852 – Bestimmung der vollständigen aeroben Bioabbaubarkeit von Kunststoffen in wässrigen Medien – Verfahren zur Analyse der Kohlendioxidentwicklung“ der Internationalen Organisation für Normung (ISO) beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung des aeroben Bioabbaubarkeitsgrads von Kunststoffen, einschließlich solcher mit Formulierungszusätzen, durch Messung der Kohlendioxidentwicklung. Bei diesem Verfahren wird das Testmaterial unter aeroben Bedingungen in einer synthetischen Umgebung unter Standardlaborbedingungen einem Inokulum aus Belebtschlamm ausgesetzt.

Obwohl die in dieser Norm verwendeten Bedingungen nicht unbedingt den optimalen Bedingungen entsprechen, die einen maximalen biologischen Abbau ermöglichen würden, ist diese Testmethode darauf ausgelegt, den biologischen Abbau von Kunststoffmaterialien zu messen und einen Hinweis auf ihre potenzielle biologische Abbaubarkeit zu geben.

Mit dieser Methode lässt sich die biologische Abbaubarkeit durch Berechnung der Kohlenstoffbilanz besser beurteilen.

Dieses Verfahren ist auf folgende Materialien anwendbar:

• Natürliche oder synthetische Polymere, Copolymere oder Mischungen davon.
• Kunststoffe, die Zusatzstoffe wie Weichmacher, Farbstoffe oder andere Verbindungen enthalten.
• wasserlösliche Polymere.
• Materialien, die unter den Testbedingungen keine Hemmwirkung auf im Impfstoff vorhandene Mikroorganismen haben. Hemmende Effekte können mithilfe einer Hemmkontrolle oder einer anderen geeigneten Methode (z. B. ISO 8192) ermittelt werden. Sollte das Testmaterial eine Hemmwirkung auf den Impfstoff haben, kann eine niedrigere Testkonzentration, ein anderer Impfstoff oder ein bereits verwendeter Impfstoff verwendet werden.

Für die Zwecke dieser Norm bezieht sich die vollständige aerobe biologische Abbaubarkeit auf die Abbaurate einer organischen Verbindung durch Mikroorganismen in Gegenwart von Sauerstoff, ausgedrückt als Prozentsatz der Umwandlung anderer vorhandener Elemente (Mineralisierung) in Kohlendioxid, Wasser und Mineralsalze sowie neue Biomasse.

Die Norm ISO 14852 ist eine weltweit anerkannte Methode zur Bewertung der biologischen Abbaubarkeit von Kunststoffen in wässrigen Umgebungen. Diese Norm ist für die Industrie, die biologisch abbaubare Kunststoffe entwickelt, von entscheidender Bedeutung, da sie einen standardisierten Ansatz zur Messung der Abbaubarkeit eines Materials unter aeroben Bedingungen mithilfe von Mikroorganismen bietet.

Diese Norm beschreibt eine laborbasierte Methode zur Bestimmung der aeroben biologischen Abbaubarkeit von Kunststoffen in wässriger Umgebung, einschließlich solcher mit Zusatzstoffen wie Weichmachern oder Farbstoffen. Der Schwerpunkt dieser Norm liegt auf der Messung der beim mikrobiellen Abbau entstehenden Kohlendioxidmenge. Diese gibt Aufschluss über den Grad des mikrobiellen Abbaus des Materials.

Diese Methode soll die Bedingungen simulieren, unter denen Kunststoffe in Umgebungen wie Kläranlagen oder natürlichen Wassersystemen vorkommen können, und Informationen über ihre potenziellen Umweltauswirkungen liefern. Sie ist besonders wichtig für die Bewertung biologisch abbaubarer Kunststoffe, die die Umweltverschmutzung in Umgebungen wie der Meeresumwelt reduzieren sollen, wo jährlich etwa 8 Millionen Tonnen Kunststoff entsorgt werden.

Bei der Prüfmethode nach ISO 14852 wird ein Kunststoffmaterial unter kontrollierten aeroben, mesophilen (mittleren Temperatur-)Bedingungen einem Inokulum (typischerweise Belebtschlamm, reifer Kompost oder Erde) ausgesetzt. Die wichtigsten Schritte sind:

• Versuchsaufbau: Kunststoffmaterial als einzige Kohlenstoffquelle wird in ein synthetisches wässriges Medium mit einer Kohlenstoffkonzentration von 100–2000 mg/l gegeben. Bei höheren Konzentrationen ist ein optimiertes Medium erforderlich. Zur Einleitung des Abbaus wird ein Inokulum mit aktiven Mikroorganismen hinzugefügt.
• Belüftung und Inkubation: Um aerobe Bedingungen aufrechtzuerhalten, wird die Testmischung kontinuierlich mit kohlendioxidfreier Luft belüftet. Die Apparatur wird in den Testflaschen je nach Abbaukinetik des Materials im Allgemeinen nicht länger als sechs Monate geschüttelt.
• Kohlendioxidmessung: Das beim mikrobiellen Abbau freigesetzte Kohlendioxid wird erfasst und mithilfe einer geeigneten Analysemethode, wie z. B. Titration oder Infrarotspektroskopie, gemessen. Der Grad der biologischen Abbaubarkeit wird berechnet, indem das freigesetzte Kohlendioxid (in Prozent) mit der theoretisch maximal möglichen Kohlendioxidproduktion des Materials verglichen wird.
• Optionale Kohlenstoffbilanz: Dieser Standard ermöglicht eine Kohlenstoffbilanzberechnung, um die Bewertung der biologischen Abbaubarkeit zu verbessern und ein umfassenderes Verständnis des Materialabbaus zu ermöglichen.
• Hemmungskontrolle: Um sicherzustellen, dass das Material die mikrobielle Aktivität nicht hemmt, umfassen die Tests eine Hemmungskontrolle oder einen Verweis auf Normen wie ISO 8192. Wenn eine Hemmung auftritt, werden Anpassungen vorgenommen, beispielsweise durch Verringern der Testmaterialkonzentration oder Verwenden eines vorbelichteten Inokulums.

Die Bedingungen in ISO 14852 sind nicht auf maximalen biologischen Abbau optimiert, sondern standardisiert, um ein konsistentes Maß für das biologische Abbaupotenzial eines Materials zu liefern. Diese Norm gilt für eine Vielzahl von Materialien, darunter:

• Natürliche und synthetische Polymere, Copolymere oder Mischungen.
• Kunststoffe, die Zusatzstoffe wie Weichmacher oder Farbstoffe enthalten.
• Materialien für Anwendungen, bei denen die biologische Abbaubarkeit in wässrigen Umgebungen entscheidend ist, wie etwa Verpackungen oder Agrarfolien.

Dieser Standard ist besonders wertvoll für:

• Hersteller: Zur Überprüfung der Angaben zur biologischen Abbaubarkeit für die Vermarktung und Zertifizierung (z. B. Einhaltung der Norm BS EN 13432, die eine biologische Abbaubarkeit von 90 Prozent innerhalb eines bestimmten Zeitraums erfordert).
• Forscher: Untersuchung von Abbaumechanismen und Entwicklung neuer biologisch abbaubarer Materialien.
• Regulierungsbehörden: Setzen Sie Umweltstandards durch und reduzieren Sie Plastikmüll in aquatischen Ökosystemen.

Die Norm ISO 14852 ist von entscheidender Bedeutung für die Bewältigung der globalen Plastikverschmutzungskrise. Angesichts der geschätzten 150 Millionen Tonnen Plastik, die sich derzeit in den Ozeanen befinden, und der Tausenden weiteren Tonnen Mikroplastik, die jedes Jahr hinzukommen, bieten biologisch abbaubare Kunststoffe eine potenzielle Lösung zur Reduzierung der Umweltschäden. Durch die Bereitstellung einer zuverlässigen Methode zur Prüfung der biologischen Abbaubarkeit stellt diese Norm sicher, dass als biologisch abbaubar vermarktete Materialien in natürlichen oder bewirtschafteten Umgebungen effektiv abgebaut werden können, wodurch die Risiken für Meereslebewesen und Ökosysteme reduziert werden.

Darüber hinaus unterstützt dieser Standard Innovationen im Bereich nachhaltiger Materialien. Die Forschung hat die Testzeit verkürzt und die Reproduzierbarkeit erhöht. Diese Entwicklung ermöglicht eine schnellere Bewertung neuer biologisch abbaubarer Materialien.

Obwohl die ISO 14852-Norm ein robuster Standard ist, spiegeln die Testbedingungen nicht die optimalen Bedingungen für maximalen biologischen Abbau wider. Die Ergebnisse spiegeln daher eher das Potenzial als die tatsächliche Leistung wider. Darüber hinaus können Unterschiede bei natürlichen Impfmitteln, wie z. B. Böden aus verschiedenen Regionen, die Reproduzierbarkeit beeinträchtigen.

Die Norm ISO 14852 ist daher von grundlegender Bedeutung für die Bewertung der aeroben Abbaubarkeit von Kunststoffen in wässrigen Umgebungen. Sie unterstützt die Entwicklung nachhaltiger Materialien, indem sie eine standardisierte und reproduzierbare Methode zur Bewertung der Abbaubarkeit von Kunststoffen durch Messung der Kohlendioxidentwicklung bietet. Diese und ähnliche Normen spielen eine entscheidende Rolle dabei, sicherzustellen, dass biologisch abbaubare Kunststoffe ihre Umweltverträglichkeit erfüllen und den Weg für eine sauberere, nachhaltigere Zukunft ebnen.

Unsere seit vielen Jahren tätige Organisation, die die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt, verfügt über ein Team erfahrener Fachkräfte und eine breite Infrastruktur, um Tests, Messungen und Analysen in einer Vielzahl von Bereichen für Unternehmen aller Branchen durchzuführen. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm ISO 14852 „Bestimmung der vollständigen aeroben Bioabbaubarkeit von Kunststoffen in wässrigen Medien – Methode zur Analyse des freigesetzten Kohlendioxids“ an.