Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn ASTM D5511-18 để xác định sự phân hủy sinh học kỵ khí của vật liệu nhựa trong điều kiện tiêu hóa kỵ khí có hàm lượng chất rắn cao

Tiêu chuẩn "ASTM D5511-18 Phương pháp thử tiêu chuẩn để xác định quá trình phân hủy sinh học kỵ khí của vật liệu nhựa trong điều kiện tiêu hóa kỵ khí có hàm lượng chất rắn cao" do Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Hoa Kỳ (ASTM) phát triển mô tả phương pháp thử để xác định mức độ và tốc độ phân hủy sinh học kỵ khí của vật liệu nhựa trong điều kiện kỵ khí có hàm lượng chất rắn cao. Vật liệu thử nghiệm được tiếp xúc với chất cấy sinh khí metan có nguồn gốc từ máy tiêu hóa kỵ khí chỉ hoạt động với rác thải sinh hoạt đã được xử lý trước. Sự phân hủy kỵ khí xảy ra trong điều kiện có hàm lượng chất rắn cao (hơn 30 phần trăm tổng chất rắn) và điều kiện tĩnh, không trộn lẫn.

Phương pháp thử nghiệm này được thiết kế để thu được tỷ lệ phần trăm chuyển đổi carbon trong mẫu thành carbon khí trong các điều kiện tìm thấy trong các bể tiêu hóa kỵ khí có hàm lượng chất rắn cao xử lý chất thải rắn đô thị. Phương pháp thử nghiệm này cũng có thể giống với một số điều kiện trong bãi chôn lấp sinh học, nơi khí sinh ra được thu hồi và quá trình sản xuất khí sinh học được hỗ trợ tích cực bằng cách tiêm chủng (ví dụ: tích tụ đồng thời bùn thải kỵ khí, tuần hoàn nước rỉ rác kỵ khí), kiểm soát độ ẩm (ví dụ: tuần hoàn nước rỉ rác) và kiểm soát nhiệt độ (ví dụ: phun oxy trong thời gian ngắn, làm nóng nước rỉ rác tuần hoàn).

Phương pháp thử nghiệm này được thiết kế để áp dụng cho tất cả các vật liệu nhựa không ảnh hưởng đến các vi sinh vật có trong máy tiêu hóa kỵ khí hoạt động với rác thải sinh hoạt.

Các tuyên bố về hiệu suất nên được giới hạn ở kết quả số đạt được trong quá trình thử nghiệm và không nên được sử dụng cho các tuyên bố về khả năng phân hủy sinh học không đủ tiêu chuẩn. Báo cáo phải nêu rõ tỷ lệ phần trăm sản xuất carbon khí ròng của cả mẫu thử nghiệm và mẫu tham chiếu khi hoàn tất thử nghiệm. Ngoài ra, kết quả không nên được suy rộng vượt quá thời gian thực tế của bài kiểm tra.

Đối với mục đích của tiêu chuẩn này, các thuật ngữ và định nghĩa được đưa ra trong tiêu chuẩn “Thuật ngữ tiêu chuẩn ASTM D883-00 cho nhựa” được áp dụng. Bên cạnh đó, vi sinh vật sinh metan là chất thải hữu cơ được phân hủy kỵ khí có chứa nồng độ cao các vi sinh vật kỵ khí sinh ra metan.

Phương pháp thử nghiệm được mô tả bao gồm việc lựa chọn và phân tích vật liệu cần thử nghiệm, thu được chất cấy kỵ khí cô đặc từ máy tiêu hóa kỵ khí quy mô phòng thí nghiệm, tiến hành lên men kỵ khí theo mẻ tĩnh thành hơn 20 phần trăm chất rắn, đo tổng lượng carbon trong khí (carbon dioxide và methane) theo thời gian và đánh giá mức độ phân hủy sinh học.

Tỷ lệ phân hủy sinh học được xác định bằng cách xác định tỷ lệ chuyển đổi carbon trong vật liệu thử nghiệm thành carbon ở pha khí (metan và carbon dioxide). Tỷ lệ phân hủy sinh học này không bao gồm lượng carbon từ chất thử được chuyển đổi thành sinh khối tế bào và không được chuyển hóa thành carbon dioxide và methane.

Sự phân hủy sinh học của nhựa trong đơn vị tiêu hóa kỵ khí có hàm lượng chất rắn cao là một hiện tượng quan trọng vì nó ảnh hưởng đến quá trình phân hủy các chất thải khác xung quanh nhựa cũng như chất lượng và hình thức của sản phẩm tiêu hóa thu được từ quá trình tiêu hóa kỵ khí. Quá trình phân hủy sinh học của nhựa cho phép chúng được xử lý an toàn thông qua các cơ sở xử lý chất thải rắn hiếu khí và kỵ khí. Quy trình này được phát triển để xác định tốc độ và mức độ phân hủy sinh học kỵ khí của các sản phẩm nhựa khi đưa vào bể phân hủy kỵ khí có hàm lượng chất rắn cao để sản xuất các sản phẩm phân hủy từ chất thải rắn đô thị.

Do có sự khác biệt lớn về cấu trúc và hoạt động của các hệ thống tiêu hóa kỵ khí và do các yêu cầu quy định đối với hệ thống ủ phân cũng khác nhau nên quy trình này không nhằm mục đích mô phỏng môi trường của một hệ thống tiêu hóa kỵ khí có hàm lượng chất rắn cao cụ thể. Tuy nhiên, nó được kỳ vọng sẽ giống với môi trường của quá trình tiêu hóa kỵ khí có hàm lượng chất rắn cao được vận hành trong điều kiện tối ưu. Cụ thể hơn, quy trình này nhằm tạo ra một môi trường phòng thí nghiệm tiêu chuẩn cho phép xác định nhanh chóng và có thể tái tạo khả năng phân hủy sinh học kỵ khí trong điều kiện tiêu hóa nhiều chất rắn.

Các thiết bị chính được sử dụng trong các thử nghiệm này bao gồm:

• Xi lanh chia độ ngược hoặc cột nhựa trong một thiết bị khác thích hợp để đo thể tích nước hoặc khí. Nước tiếp xúc với khí phải có giá trị pH nhỏ hơn 2 trong toàn bộ thời gian thử nghiệm để tránh mất carbon dioxide do hòa tan trong nước. Thiết bị đo thể tích khí và đường ống dẫn khí phải có chất lượng đủ để ngăn chặn sự di chuyển và khuếch tán khí giữa hệ thống và không khí xung quanh.
• Máy sắc ký khí (tùy chọn) hoặc thiết bị khác được trang bị đầu dò và cột phù hợp để đo nồng độ mêtan và carbon dioxide trong khí thải.
• Tủ ấm hoặc bể nước nóng có khả năng giữ lọ thử ở nhiệt độ 37 độ cộng/trừ 2 độ hoặc 52 độ cộng/trừ 2 độ trong suốt thời gian thử nghiệm.
• Bình Erlenmeyer có dung tích đủ lớn để thử nghiệm và có đường kính miệng bình ít nhất là 7 cm (điều chỉnh sao cho không bị mất khí).
• Máy đo pH, cân chính xác (60,1 g), cân phân tích (60,1 mg), nhiệt kế và khí áp kế.
• Thiết bị phù hợp để xác định nồng độ axit béo dễ bay hơi, tổng nitơ Kjeldahl, nitơ amoniac, chất rắn khô (105 độ) và chất rắn dễ bay hơi (550 độ) bằng phương pháp sắc ký tiêm nước.

Mẫu thử phải có hàm lượng carbon đủ, được phân tích theo tiêu chuẩn ASTM D4129-05, để tạo ra thể tích carbon dioxide và methane có thể được đo chính xác bằng các thiết bị thu giữ được mô tả.

Mẫu thử có thể ở dạng màng, bột, viên, vật phẩm định hình hoặc xương chó và được chấp nhận nếu tuân thủ tiêu chuẩn ASTM D618-21. Thiết bị thử nghiệm phải có khả năng xử lý các vật phẩm có kích thước 100 mm x 50 mm x 4 mm.

Tổ chức của chúng tôi có đội ngũ nhân viên hùng hậu, luôn theo dõi sát sao những diễn biến trong lĩnh vực khoa học công nghệ trên thế giới và không ngừng cải tiến. Trong số nhiều nghiên cứu thử nghiệm, đo lường, phân tích và đánh giá được cung cấp cho các doanh nghiệp trong nhiều lĩnh vực khác nhau, cũng có các dịch vụ thử nghiệm theo tiêu chuẩn “ASTM D5511-18 Phương pháp thử tiêu chuẩn để xác định khả năng phân hủy sinh học kỵ khí của vật liệu nhựa trong điều kiện tiêu hóa kỵ khí có hàm lượng chất rắn cao”.