ASTM D5338 Oznaczanie biodegradacji tlenowej tworzyw sztucznych w kontrolowanych warunkach kompostowania

Norma „ASTM D5338 Standardowa metoda badania określająca biodegradację tlenową tworzyw sztucznych w kontrolowanych warunkach kompostowania, w tym w temperaturach termofilowych” opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM) opisuje metodę badania służącą do określania stopnia i szybkości biodegradacji tlenowej tworzyw sztucznych wystawionych na działanie kontrolowanego środowiska kompostowania w temperaturach termofilowych w warunkach laboratoryjnych.

Niniejsza metoda badawcza została opracowana w celu uzyskania powtarzalnych i odtwarzalnych wyników badań w kontrolowanych warunkach, imitujących warunki kompostowania, w których osiągane są temperatury termofilne. Materiały testowe poddaje się działaniu szczepionki pochodzącej z kompostu pochodzącego ze stałych odpadów komunalnych. Kompostowanie tlenowe odbywa się w środowisku, w którym temperatura, napowietrzenie i wilgotność są ściśle monitorowane i kontrolowane.

Podczas kompostowania temperatury termofilne najłatwiej osiągnąć w dużych, profesjonalnie zarządzanych obiektach. Jednak takie temperatury można również uzyskać w mniejszych, przydomowych kompostownikach, często nazywanych kompostowaniem przydomowym lub przydomowym.

Niniejsza metoda badawcza ma na celu określenie procentowej zawartości węgla w próbce, która ulega przekształceniu w dwutlenek węgla. Monitoruje się również tempo biodegradacji. Niniejsza metoda badawcza ma zastosowanie do wszystkich tworzyw sztucznych przeznaczonych do kompostowania w obiektach o temperaturze termofilowej.

Biodegradacja tworzyw sztucznych w kompostowniku jest istotna, ponieważ może wpływać na rozkład innych materiałów otoczonych tworzywem sztucznym oraz na jakość i wygląd kompostowanego materiału. Biodegradacja tworzyw sztucznych pozwala również na ich bezpieczną utylizację w dużych, profesjonalnie zarządzanych kompostowniach oraz w dobrze zarządzanych budynkach mieszkalnych, w których osiągane są temperatury termofilowe. Procedura ta została opracowana w celu umożliwienia określenia szybkości i stopnia biodegradacji tlenowej produktów z tworzyw sztucznych poddanych kontrolowanemu procesowi kompostowania.

Ponieważ obiekty kompostowania różnią się znacznie pod względem konstrukcji i sposobu działania, a także ze względu na zróżnicowane wymogi prawne dotyczące systemów kompostowania, niniejsza procedura nie ma na celu symulowania środowiska konkretnego systemu kompostowania. Oczekuje się jednak, że będzie ona symulować środowisko procesu kompostowania działającego w optymalnych warunkach, w których osiągane są temperatury termofilowe. Dokładniej rzecz ujmując, niniejsza procedura ma na celu stworzenie standardowego środowiska laboratoryjnego, które umożliwi szybkie i powtarzalne oznaczanie biodegradowalności tlenowej w kontrolowanych warunkach kompostowania.

Norma ASTM D5338 to krytyczna metoda badawcza opracowana do oceny biodegradacji tlenowej tworzyw sztucznych w kontrolowanych warunkach kompostowania. Norma ta jest szeroko stosowana do oceny wpływu na środowisko tworzyw sztucznych przeznaczonych do kompostowania, szczególnie w obiektach komunalnych i przemysłowych. Poprzez symulację kontrolowanego środowiska kompostowania w temperaturach termofilowych, norma ta zapewnia powtarzalne wyniki pozwalające określić zakres i tempo biodegradacji.

Krótko mówiąc, metoda ta mierzy efektywność degradacji tworzyw sztucznych w procesach tlenowych w kontrolowanym środowisku kompostowania. Norma ta jest odpowiednikiem normy ISO 14855 „Oznaczanie całkowitej biodegradowalności tlenowej tworzyw sztucznych w kontrolowanych warunkach kompostowania – Metoda analizy wydzielonego dwutlenku węgla” i stanowi kluczowy element normy ASTM D6400 dla tworzyw sztucznych kompostowalnych, która jest uznawana przez organy regulacyjne i rządowe w zakresie oświadczeń dotyczących biodegradowalności.

Główne cele niniejszej normy to:

• Pomiar biodegradacji: Określa stopień i szybkość biodegradacji tlenowej poprzez pomiar uwalniania dwutlenku węgla podczas procesu kompostowania.
• Symulacja warunków kompostowania: symuluje optymalne warunki kompostowania, zazwyczaj w temperaturach termofilowych (58 stopni), aby ocenić wydajność materiału w rzeczywistych obiektach kompostowania.
• Zapewnienie powtarzalności: Zapewnia standardową metodę laboratoryjną gwarantującą spójne i wiarygodne wyniki testów.

Metoda badawcza zgodna z normą ASTM D5338 polega na poddaniu materiałów z tworzyw sztucznych działaniu kontrolowanego środowiska kompostowania z wykorzystaniem szczepionki pochodzącej z kompostu z odpadów komunalnych. Proces jest starannie monitorowany w celu zapewnienia optymalnych warunków temperatury, wentylacji i wilgotności. Kluczowe elementy metodologii to:

• Materiały testowe:
  • Elementy testu: Dotyczy wszystkich materiałów z tworzyw sztucznych przeznaczonych do kompostowania, w tym folii, granulek, proszków i produktów kształtowanych, takich jak kości dla psów.
  • Zawartość węgla organicznego: Obliczenie teoretycznej produkcji dwutlenku węgla wymaga znajomości zawartości węgla organicznego w badanym materiale. Można ją określić za pomocą analizy pierwiastkowej lub wzoru próbki.

Wykonywane są następujące kontrole:

• Kontrola pozytywna: Do walidacji konfiguracji testu stosuje się dobrze zdefiniowany biodegradowalny polimer, taki jak celuloza mikrokrystaliczna do chromatografii cienkowarstwowej (o wielkości cząstek do 20 µm).
• Kontrola negatywna: Materiał niebiodegradowalny, np. polietylen, zapewnia specyficzność procesu biodegradacji.
• Kontrola ślepa: Do pomiaru bazowej produkcji dwutlenku węgla wykorzystuje się wyłącznie inokulum.

• Szczepionka: Pozyskiwana jest z dobrze napowietrzonego kompostu (w wieku 2-4 miesięcy) pochodzącego z odpadów komunalnych, przesianego do wielkości oczek 10 mm i wolnego od dużych, obojętnych materiałów, takich jak szkło czy kamienie. Stosuje się około 600 g suchej masy.
• Dawkowanie substancji testowej: Zazwyczaj do szczepionki dodaje się 100 g suchej substancji testowej.
• Wielkość reaktora: Pojemniki na kompost mają pojemność 2–5 litrów i nie są wypełnione więcej niż w trzech czwartych mieszanką testową, aby zapewnić odpowiednie napowietrzenie.
• Liczba reaktorów: Stosuje się co najmniej 12 reaktorów: 3 na substancję testową, 3 na kontrolę ślepą, 3 na kontrolę pozytywną i 3 na kontrolę negatywną.

• Temperatura: Utrzymywana na poziomie 58 stopni, aby symulować warunki kompostowania termofilowego.
• Wentylacja i wilgotność: ściśle monitorowane i kontrolowane w celu optymalizacji aktywności mikrobiologicznej.
• Mieszanie: Kompost miesza się co tydzień, aby zapobiec tworzeniu się kanałów i zapewnić równomierny rozkład drobnoustrojów na materiale badanym.
• Czas trwania: Zwykle 45 dni, ale może zostać wydłużony do 180 dni w zależności od właściwości materiału i wymagań testowych.

• Emisja dwutlenku węgla: Biodegradację mierzy się poprzez pomiar produkcji dwutlenku węgla, zwykle za pomocą respirometrii z urządzeniem wychwytującym dwutlenek węgla, sprzętu do miareczkowania lub, w przypadku częstszych pomiarów (co 3–6 godzin), chromatografii gazowej.
• Procent biodegradacji: Obliczany według wzoru podanego w normie.

Normę ASTM D5338 uważa się za ważną z następujących powodów:

• Zgodność z wymogami ochrony środowiska: Producenci potwierdzają swoją przyjazność dla środowiska, zapewniając, że ich produkty spełniają wymogi prawne dotyczące kompostowalności.
• Zaufanie konsumentów: certyfikat ASTM D5338, będący częścią normy ASTM D6400, daje konsumentom pewność, że produkty ulegną biodegradacji w zakładach kompostowania, co zmniejszy negatywny wpływ na środowisko.
• Badania i rozwój: promuje innowacje w zakresie materiałów zrównoważonych, zapewniając standardową metodę opracowywania i testowania nowych biodegradowalnych tworzyw sztucznych.
• Jakość kompostu: Biodegradacja tworzyw sztucznych w jednostkach kompostujących zapobiega rozkładowi innej materii organicznej, co przekłada się na wysoką jakość kompostu.

W rezultacie norma ASTM D5338 jest niezbędnym narzędziem do oceny biodegradacji tlenowej tworzyw sztucznych w kontrolowanych warunkach kompostowania. Zapewniając znormalizowaną i powtarzalną metodę pomiaru emisji dwutlenku węgla, wspiera ona rozwój zrównoważonych tworzyw sztucznych, zapewnia zgodność z przepisami i zwiększa zaufanie konsumentów do produktów kompostowalnych. Chociaż ma ona ograniczenia w symulowaniu konkretnych obiektów kompostowania, jej rola w testach efektywności środowiskowej i innowacjach w zakresie materiałów biodegradowalnych jest niezaprzeczalna. Producenci, naukowcy i organy regulacyjne polegają na normie ASTM D5338, aby promować stosowanie przyjaznych dla środowiska tworzyw sztucznych w świecie coraz bardziej zorientowanym na zrównoważony rozwój.

Nasza organizacja, działająca od wielu lat i skrupulatnie śledząca globalny rozwój nauki i technologii, zatrudnia zespół doświadczonych specjalistów i dysponuje szeroką infrastrukturą do przeprowadzania testów, pomiarów i analiz w szerokim zakresie dziedzin dla firm ze wszystkich sektorów. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie z normą ASTM D5338 dotyczącą metody badania określania biodegradacji tlenowej tworzyw sztucznych w kontrolowanych warunkach kompostowania, w tym w temperaturach termofilowych.