Determinazione ASTM D5338 della biodegradazione aerobica dei materiali plastici in condizioni di compostaggio controllate

Lo standard "ASTM D5338 Metodo di prova standard per la determinazione della biodegradazione aerobica di materiali plastici in condizioni di compostaggio controllate, comprese temperature termofile" sviluppato dall'American Society for Testing and Materials (ASTM) descrive un metodo di prova per determinare il grado e la velocità di biodegradazione aerobica di materiali plastici esposti a un ambiente di compostaggio controllato a temperature termofile in condizioni di laboratorio.

Questo metodo di prova è progettato per ottenere risultati ripetibili e riproducibili in condizioni controllate che imitano le condizioni di compostaggio, dove vengono raggiunte temperature termofile. I materiali di prova vengono esposti a un inoculo derivato da compost derivato da rifiuti solidi urbani. Il compostaggio aerobico avviene in un ambiente in cui temperatura, aerazione e umidità sono attentamente monitorate e controllate.

Durante il compostaggio, le temperature termofile si raggiungono più facilmente in impianti di grandi dimensioni gestiti professionalmente. Tuttavia, tali temperature possono essere raggiunte anche in unità di compostaggio residenziali più piccole, spesso definite "compostaggio domestico" o "da giardino".

Questo metodo di prova è progettato per determinare la percentuale di carbonio nel campione che viene convertita in anidride carbonica. Viene inoltre monitorata la velocità di biodegradazione. Questo metodo di prova è progettato per essere applicabile a tutti i materiali plastici destinati al compostaggio in impianti che raggiungono temperature termofile.

La biodegradazione della plastica in un'unità di compostaggio è importante perché può influenzare la decomposizione di altri materiali a contatto con la plastica e la qualità e l'aspetto del materiale compostato. La biodegradazione della plastica consente inoltre lo smaltimento sicuro di questa plastica attraverso grandi impianti di compostaggio gestiti professionalmente e unità residenziali ben gestite, dove vengono raggiunte temperature termofile. Questa procedura è stata sviluppata per consentire la determinazione del tasso e del grado di biodegradabilità aerobica dei prodotti in plastica sottoposti a un processo di compostaggio controllato.

Poiché gli impianti di compostaggio variano notevolmente in termini di costruzione e funzionamento, e poiché i requisiti legali per i sistemi di compostaggio variano, questa procedura non intende simulare l'ambiente di uno specifico sistema di compostaggio. Tuttavia, si prevede che imiti l'ambiente di un impianto di compostaggio che opera in condizioni ottimali che raggiungono temperature termofile. Più specificamente, questa procedura mira a creare un ambiente di laboratorio standard che consenta una determinazione rapida e riproducibile della biodegradabilità aerobica in condizioni di compostaggio controllate.

L'ASTM D5338 è un metodo di prova critico progettato per valutare la biodegradazione aerobica dei materiali plastici in condizioni di compostaggio controllate. Questo standard è ampiamente utilizzato per valutare l'impatto ambientale delle materie plastiche destinate al compostaggio, in particolare negli impianti municipali o industriali. Simulando un ambiente di compostaggio controllato a temperature termofile, questo standard fornisce risultati riproducibili per determinare l'entità e la velocità di biodegradazione.

In breve, questo metodo misura l'efficacia della degradazione dei materiali plastici attraverso processi aerobici in un ambiente di compostaggio controllato. Questo standard è equivalente alla norma ISO 14855 "Determinazione della biodegradabilità aerobica finale dei materiali plastici in condizioni di compostaggio controllate - Metodo per l'analisi dell'anidride carbonica sviluppata" ed è un componente chiave dello standard ASTM D6400 per le plastiche compostabili, riconosciuto da enti normativi e governativi per le dichiarazioni di biodegradabilità.

Gli obiettivi principali di questa norma sono:

• Misurazione della biodegradazione: quantifica il grado e la velocità della biodegradazione aerobica misurando il rilascio di anidride carbonica durante il processo di compostaggio.
• Simulazione delle condizioni di compostaggio: riproduce ambienti di compostaggio ottimali, in genere a temperature termofile (58 gradi), per valutare le prestazioni dei materiali in impianti di compostaggio reali.
• Garantire la riproducibilità: fornisce un metodo di laboratorio standard per garantire risultati di test coerenti e affidabili.

Il metodo di prova standard ASTM D5338 prevede l'esposizione di materiali plastici a un ambiente di compostaggio controllato utilizzando un inoculo derivato da compost di rifiuti solidi urbani. Il processo viene attentamente monitorato per garantire condizioni ottimali di temperatura, ventilazione e umidità. I ​​componenti chiave della metodologia sono:

• Materiali di prova:
  • Elementi di prova: applicabili a tutti i materiali plastici destinati al compostaggio, compresi film, granuli, polveri o prodotti sagomati come gli ossi per cani.
  • Contenuto di carbonio organico: per calcolare la produzione teorica di anidride carbonica è necessario conoscere il contenuto di carbonio organico del materiale in esame. Questo può essere determinato mediante analisi elementare o una formula campione.

Vengono effettuati i seguenti controlli:

• Controllo positivo: per convalidare la configurazione del test viene utilizzato un polimero biodegradabile ben definito, come la cellulosa microcristallina di grado cromatografico su strato sottile (dimensione delle particelle fino a 20 µm).
• Controllo negativo: un materiale non biodegradabile come il polietilene garantisce la specificità del processo di biodegradazione.
• Controllo in bianco: per misurare la produzione di anidride carbonica di base viene utilizzato solo l'inoculo.

• Inoculo: Si ottiene da compost ben aerato (di 2-4 mesi) ottenuto da rifiuti solidi urbani, setacciato a una granulometria massima di 10 mm e privo di materiali inerti di grandi dimensioni come vetro o pietre. Si utilizzano circa 600 g di sostanza secca.
• Dosaggio della sostanza in esame: in genere, 100 g di solido secco della sostanza in esame vengono mescolati all'inoculo.
• Dimensioni del reattore: i contenitori del compost sono preferibilmente da 2-5 litri e non vengono riempiti per più di tre quarti con la miscela di prova per garantire un'adeguata aerazione.
• Numero di reattori: vengono utilizzati almeno 12 reattori: 3 per la sostanza in esame, 3 per il controllo in bianco, 3 per il controllo positivo e 3 per il controllo negativo.

• Temperatura: mantenuta a 58 gradi per simulare le condizioni di compostaggio termofile.
• Ventilazione e umidità: attentamente monitorate e controllate per ottimizzare l'attività microbica.
• Miscelazione: il compost viene miscelato settimanalmente per evitare la canalizzazione e garantire un attacco microbico uniforme sul materiale di prova.
• Durata: in genere 45 giorni, ma può essere estesa fino a 180 giorni a seconda delle proprietà del materiale e dei requisiti di prova.

• Evoluzione dell'anidride carbonica: la biodegradazione viene misurata misurando la produzione di anidride carbonica, solitamente utilizzando la respirometria con un dispositivo di cattura dell'anidride carbonica, un'apparecchiatura di titolazione o, per misurazioni più frequenti (ogni 3-6 ore), la gascromatografia.
• Percentuale di biodegradazione: calcolata secondo la formula indicata nella norma.

Lo standard ASTM D5338 è considerato importante per i seguenti motivi:

• Conformità ambientale: i produttori sostengono le loro affermazioni di ecosostenibilità garantendo che i loro prodotti soddisfino i requisiti legali di compostabilità.
• Fiducia dei consumatori: la certificazione ASTM D5338, parte dello standard ASTM D6400, rassicura i consumatori sul fatto che i prodotti si biodegraderanno negli impianti di compostaggio, riducendo l'impatto ambientale.
• R&S: promuove l'innovazione nei materiali sostenibili fornendo un metodo standard per sviluppare e testare nuove plastiche biodegradabili.
• Qualità del compost: la biodegradazione della plastica nelle unità di compost impedisce la decomposizione di altra materia organica, con conseguente produzione di compost di alta qualità.

Di conseguenza, lo standard ASTM D5338 è uno strumento fondamentale per la valutazione della biodegradazione aerobica dei materiali plastici in ambienti di compostaggio controllato. Fornendo un metodo standardizzato e riproducibile per la misurazione delle emissioni di anidride carbonica, supporta lo sviluppo di materie plastiche sostenibili, garantisce la conformità normativa e aumenta la fiducia dei consumatori nei prodotti compostabili. Sebbene presenti limiti nella simulazione di impianti di compostaggio specifici, il suo ruolo nei test delle prestazioni ambientali e nell'innovazione dei materiali biodegradabili è innegabile. Produttori, ricercatori e autorità di regolamentazione si affidano allo standard ASTM D5338 per promuovere l'adozione di materie plastiche ecocompatibili in un mondo sempre più attento alla sostenibilità.

La nostra organizzazione, attiva da molti anni e che segue meticolosamente gli sviluppi globali in campo scientifico e tecnologico, si avvale di un team di professionisti esperti e di un'ampia infrastruttura per condurre test, misurazioni e analisi in un'ampia gamma di aree per aziende di tutti i settori. In questo contesto, forniamo anche servizi di test in conformità con il metodo di prova standard ASTM D5338 per la determinazione della biodegradazione aerobica di materiali plastici in condizioni di compostaggio controllate, comprese le temperature termofile.