ASTM D5511-18 高固體厭氧消化條件下測定塑膠材料厭氧生物降解的標準測試方法

美國材料與試驗協會（ASTM）制定的《ASTM D5511-18高固體厭氧消化條件下測定塑膠材料厭氧生物降解的標準測試方法》標準描述了一種測定高固體厭氧條件下塑膠材料厭氧生物降解程度和速率的測試方法。將測試材料暴露於僅使用預處理過的生活垃圾的厭氧消化器產生的產甲烷接種物中。厭氧分解發生在高固體含量（佔總固體含量的 30% 以上）和靜態、未混合的條件。

此測試方法旨在獲得在處理城市固體廢物的高固體厭氧消化器條件下樣品中碳轉化為氣態碳的百分比。此測試方法還可以模擬生物活性垃圾掩埋場中的一些條件，其中產生的氣體被回收並且沼氣的生產通過接種（例如，厭氧污水污泥的共同積累，厭氧滲濾液的再循環），濕度控制（例如，滲濾液的再循環）和溫度控制（例如，短期氧氣注入，再循環滲濾液的加熱）得到積極支持。

此測試方法適用於所有不會幹擾處理生活垃圾的厭氧消化器中微生物的塑膠材料。

性能聲明應僅限於測試所取得的數值結果，不應用於無資格的可生物降解聲明。報告應清楚說明測試完成時測試和參考樣品的淨氣態碳產量百分比。此外，結果不應推斷超出測試的實際持續時間。

就本標準而言，標準「ASTM D883-00 塑膠標準術語」中給出的術語和定義適用。另外，產甲烷菌劑是指經過厭氧消化的有機廢棄物，其中含有高濃度的厭氧產甲烷微生物。

所述測試方法包括選擇和分析待測試的材料，從厭氧實驗室規模的消化器中獲得濃縮的厭氧接種物，將材料進行厭氧靜態批量發酵至固體含量超過 20％，測量氣體中的總碳（二氧化碳和甲烷）隨時間的變化，並評估其生物降解程度。

透過確定測試材料中的碳轉化為氣相碳（甲烷和二氧化碳）的百分比來獲得百分比生物降解性。此百分比生物降解性不包括測試物質中轉化為細胞生物質而不是依次代謝為二氧化碳和甲烷的碳量。

塑膠在高固體厭氧消化裝置中的生物降解是一個重要現象，因為它影響塑膠周圍其他廢棄物的分解以及厭氧消化過程產生的消化產品的品質和外觀。塑膠的生物降解使其能夠透過有氧和無氧固體廢物處理設施安全地處置。該程序的開發是為了確定塑膠產品在放入高固體厭氧消化器中從城市固體廢物中生產消化產品時的厭氧生物降解速率和程度。

由於厭氧消化系統的構造和操作存在很大差異，且堆肥系統的監管要求各不相同，因此該程序並非旨在模擬特定高固體厭氧消化系統的環境。然而，預計它將類似於在最佳條件下運行的高固體厭氧消化過程的環境。更具體地說，該程序旨在創建一個標準的實驗室環境，以便在高固體消化條件下快速、可重複地測定厭氧生物降解性。

這些測試中使用的主要設備包括：

• 將量筒或塑膠柱倒置在另一個適合測量水或氣體體積的裝置中。在整個測試過程中，與氣體接觸的水的 pH 值應小於 2，以防止二氧化碳因溶解在水中而損失。氣體體積測量裝置和氣體管道必須具有足夠的質量，以防止系統和周圍空氣之間的氣體遷移和擴散。
• 氣相層析儀（選購）或其他配備合適偵測器和色譜管柱的裝置，用於測量排放氣體中甲烷和二氧化碳的濃度。
• 培養箱或熱水浴能夠在測試期間將測試瓶保持在 37 度±2 度或 52 度±2 度。
• 容量足以進行測試的錐形瓶，開口直徑至少為 7 公分（調整至不會損失氣體）。
• pH計、精密天平（60,1公克）、分析天平（60,1毫克）、溫度計、氣壓計。
• 適用於以水性注射層析法測定揮發性脂肪酸、總凱氏氮、氨氮、乾固體（105度）及揮發性固體（550度）濃度的儀器。

測試樣品必須具有足夠的碳含量，並按照 ASTM D4129-05 進行分析，以產生可透過所述捕獲裝置準確測量的二氧化碳和甲烷的體積。

測試樣本可以是薄膜、粉末、顆粒、成型品或狗骨頭的形式，只要符合 ASTM D618-21 即可接受。測試裝置必須能夠處理厚度為 100 毫米 x 50 毫米 x 4 毫米的物品。

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