ASTM D5511-18 روش آزمون استاندارد برای تعیین تجزیه زیستی بی‌هوازی مواد پلاستیکی تحت شرایط هضم بی‌هوازی با جامدات بالا

استاندارد "ASTM D5511-18 Standard test method for determine anaerobic biodegradation of plastic materials under the high solids anaerobic digesters" که توسط انجمن آزمایش و مواد آمریکا (ASTM) تدوین شده است، روشی را برای تعیین درجه و سرعت تجزیه بیولوژیکی بی‌هوازی مواد پلاستیکی تحت شرایط بی‌هوازی با جامدات بالا توصیف می‌کند. مواد آزمایشی در معرض یک ماده تلقیحی متانوژنیک مشتق شده از هاضم‌های بی‌هوازی که فقط با زباله‌های خانگی پیش‌تصفیه شده کار می‌کنند، قرار می‌گیرند. تجزیه بی‌هوازی در شرایط جامدات بالا (بیش از 30 درصد کل جامدات) و شرایط ایستا و بدون اختلاط رخ می‌دهد.

این روش آزمایش برای بدست آوردن درصد تبدیل کربن در یک نمونه به کربن گازی تحت شرایط موجود در هاضم‌های بی‌هوازی با جامدات بالا که زباله‌های جامد شهری را پردازش می‌کنند، طراحی شده است. این روش آزمایش همچنین ممکن است شبیه برخی شرایط در محل‌های دفن زباله فعال بیولوژیکی باشد که در آنها گاز تولید شده بازیابی می‌شود و تولید بیوگاز به طور فعال توسط تلقیح (به عنوان مثال، تجمع همزمان لجن فاضلاب بی‌هوازی، گردش مجدد شیرابه بی‌هوازی)، کنترل رطوبت (به عنوان مثال، گردش مجدد شیرابه) و کنترل دما (به عنوان مثال، تزریق کوتاه مدت اکسیژن، گرم کردن شیرابه گردش مجدد) پشتیبانی می‌شود.

این روش آزمون به گونه‌ای طراحی شده است که برای تمام مواد پلاستیکی که با میکروارگانیسم‌های موجود در هاضم‌های بی‌هوازی که با زباله‌های خانگی کار می‌کنند، تداخلی ندارند، قابل استفاده باشد.

ادعاهای مربوط به عملکرد باید به نتایج عددی به‌دست‌آمده در آزمایش محدود شود و نباید برای ادعاهای زیست‌تخریب‌پذیر فاقد صلاحیت استفاده شود. گزارش‌ها باید به وضوح درصد تولید خالص کربن گازی را برای نمونه‌های آزمایشی و مرجع در پایان آزمایش بیان کنند. علاوه بر این، نتایج نباید فراتر از مدت زمان واقعی آزمایش تعمیم داده شوند.

برای اهداف این استاندارد، اصطلاحات و تعاریف ارائه شده در استاندارد «ASTM D883-00 اصطلاحات استاندارد پلاستیک‌ها» اعمال می‌شود. علاوه بر این، تلقیح متانوژنیک به زباله‌های آلی هضم شده به صورت بی‌هوازی اشاره دارد که حاوی غلظت بالایی از میکروارگانیسم‌های بی‌هوازی تولیدکننده متان هستند.

روش آزمایش شرح داده شده شامل انتخاب و تجزیه و تحلیل ماده مورد آزمایش، تهیه تلقیح بی‌هوازی غلیظ از یک هاضم بی‌هوازی در مقیاس آزمایشگاهی، قرار دادن ماده در معرض تخمیر بی‌هوازی-استاتیک-بسته تا بیش از 20 درصد جامدات، اندازه‌گیری کل کربن موجود در گاز (دی‌اکسید کربن و متان) به عنوان تابعی از زمان و ارزیابی درجه تجزیه‌پذیری زیستی است.

درصد زیست‌تخریب‌پذیری با تعیین درصد تبدیل کربن موجود در ماده مورد آزمایش به کربن فاز گازی (متان و دی‌اکسید کربن) به دست می‌آید. این درصد زیست‌تخریب‌پذیری شامل مقدار کربنی از ماده‌ی مورد آزمایش که به زیست‌توده‌ی سلولی تبدیل شده و به نوبه‌ی خود به دی‌اکسید کربن و متان متابولیزه نمی‌شود، نمی‌شود.

تجزیه زیستی پلاستیک در واحد هضم بی‌هوازی با جامدات بالا پدیده مهمی است زیرا بر تجزیه سایر مواد زائد احاطه شده توسط پلاستیک و کیفیت و ظاهر محصول هضم شده حاصل از فرآیند هضم بی‌هوازی تأثیر می‌گذارد. تجزیه زیستی پلاستیک‌ها به آنها اجازه می‌دهد تا به طور ایمن از طریق تأسیسات تصفیه فاضلاب جامد هوازی و بی‌هوازی دفع شوند. این روش برای تعیین میزان و درجه تجزیه‌پذیری بی‌هوازی محصولات پلاستیکی هنگام قرار دادن در یک هاضم بی‌هوازی با جامدات بالا برای تولید محصولات هضم‌شده از زباله‌های جامد شهری توسعه داده شده است.

از آنجا که تنوع گسترده‌ای در ساخت و عملکرد سیستم‌های هضم بی‌هوازی وجود دارد و از آنجا که الزامات نظارتی برای سیستم‌های کمپوست‌سازی متفاوت است، این روش برای شبیه‌سازی محیط یک سیستم هضم بی‌هوازی با جامدات بالا در نظر گرفته نشده است. با این حال، انتظار می‌رود که شبیه به محیط یک فرآیند هضم بی‌هوازی با جامدات بالا باشد که تحت شرایط بهینه عمل می‌کند. به طور خاص، هدف این روش ایجاد یک محیط آزمایشگاهی استاندارد است که امکان تعیین سریع و تکرارپذیر زیست‌تخریب‌پذیری بی‌هوازی را در شرایط هضم با جامدات بالا فراهم کند.

تجهیزات اصلی مورد استفاده در این آزمایش ها عبارتند از:

• استوانه مدرج معکوس یا ستون پلاستیکی در دستگاه دیگری که برای اندازه‌گیری حجم آب یا گاز مناسب است. برای جلوگیری از هدر رفتن دی اکسید کربن در اثر انحلال در آب، مقدار pH آبی که در تماس با گاز است باید در کل مدت آزمایش کمتر از دو باشد. دستگاه اندازه‌گیری حجم گاز و لوله‌های گاز باید از کیفیت کافی برخوردار باشند تا از مهاجرت و انتشار گاز بین سیستم و هوای اطراف جلوگیری شود.
• کروماتوگراف گازی (اختیاری) یا دستگاه دیگری که مجهز به آشکارساز و ستون‌های مناسب برای اندازه‌گیری غلظت متان و دی‌اکسید کربن در گازهای منتشر شده باشد.
• انکوباتور یا حمام آب گرم که بتواند ویال‌های آزمایش را در دمای ۳۷+/منفی ۲ درجه یا ۵۲+/منفی ۲ درجه در طول مدت آزمایش نگه دارد.
• ارلن مایر با ظرفیت کافی برای آزمایش و با دهانه‌هایی به قطر حداقل ۷ سانتی‌متر (به گونه‌ای تنظیم شده باشد که هیچ گازی هدر نرود).
• pH متر، ترازوی دقیق (۶۰.۱ گرم)، ترازوی تحلیلی (۶۰.۱ میلی‌گرم)، دماسنج و فشارسنج.
• دستگاه‌های مناسب برای تعیین غلظت اسیدهای چرب فرار، نیتروژن کل کجلدال، نیتروژن آمونیاکی، جامدات خشک (۱۰۵ درجه) و جامدات فرار (۵۵۰ درجه) با استفاده از کروماتوگرافی تزریقی آبی.

نمونه آزمایشی باید دارای محتوای کربن کافی باشد که مطابق با استاندارد ASTM D4129-05 تجزیه و تحلیل شود تا حجم‌هایی از دی اکسید کربن و متان به دست آید که بتوان آنها را به طور دقیق توسط دستگاه‌های جذب شرح داده شده اندازه‌گیری کرد.

نمونه آزمایش می‌تواند به شکل فیلم، پودر، گلوله، قطعات شکل داده شده یا استخوان سگ باشد و در صورت مطابقت با استاندارد ASTM D618-21 قابل قبول است. دستگاه آزمایش باید قادر به پردازش اقلامی با ضخامت ۱۰۰ میلی‌متر در ۵۰ میلی‌متر و ضخامت ۴ میلی‌متر باشد.

سازمان ما دارای کارکنان قوی است که از نزدیک تحولات حوزه علم و فناوری در جهان را دنبال می‌کنند و دائماً خود را بهبود می‌بخشند. در میان مطالعات متعدد آزمایش، اندازه‌گیری، تجزیه و تحلیل و ارزیابی ارائه شده برای مشاغل در بخش‌های مختلف، خدمات آزمایشی مطابق با استاندارد «ASTM D5511-18 روش آزمون استاندارد برای تعیین تجزیه زیستی بی‌هوازی مواد پلاستیکی تحت شرایط هضم بی‌هوازی با جامدات بالا» نیز وجود دارد.