ASTM D5338 受控堆肥條件下塑膠材料需氧生物降解的測定

美國材料與試驗協會（ASTM）制定的標準《ASTM D5338 在包括高溫溫度在內的受控堆肥條件下測定塑膠材料有氧生物降解的標準測試方法》描述了一種在實驗室條件下測定暴露於高溫受控堆肥環境中的塑膠材料有氧生物降解程度和速率的測試方法。

本測試方法旨在模擬達到高溫堆肥條件的受控條件下，獲得可重複、可重現的測試結果。測試材料暴露於源自都市固體廢棄物堆肥的接種物中。有氧堆肥在溫度、通風和濕度受到嚴密監控和控制的環境中進行。

在堆肥過程中，高溫最容易在大型專業管理的設施中達到。然而，小型住宅堆肥單元（通常稱為後院或家庭堆肥）也可以達到這樣的溫度。

本測試方法旨在測定樣品中轉化為二氧化碳的碳含量百分比。同時監測生物降解速率。本測試方法適用於所有用於在高溫堆肥設施中進行堆肥的塑膠材料。

塑膠在堆肥裝置中的生物降解至關重要，因為它會影響塑膠周圍其他材料的分解，以及堆肥後材料的品質和外觀。塑膠的生物降解也使得我們能夠透過大型、專業管理的堆肥設施和運作良好的住宅單元（這些單元可達到高溫）安全地處置這些塑膠。本程序旨在測定塑膠產品在受控堆肥過程中的好氧生物降解速率和程度。

由於堆肥設施的建造和運作差異很大，且堆肥系統的法律要求也各不相同，本程序並非旨在模擬特定堆肥系統的環境。然而，它有望模擬在達到嗜熱溫度的最佳條件下運行的堆肥操作的環境。更具體地說，本程序旨在創建一個標準的實驗室環境，以便在受控堆肥條件下快速且可重複地測定好氧生物降解性。

ASTM D5338 是一項重要的測試方法，旨在評估塑膠材料在受控堆肥條件下的需氧生物降解性能。該標準廣泛用於評估用於堆肥的塑膠對環境的影響，尤其是在市政或工業設施中。透過模擬高溫下的受控堆肥環境，該標準提供了可重複的結果，以確定生物降解的程度和速率。

簡而言之，該方法測量塑膠材料在受控堆肥環境中透過有氧過程降解的效率。該標準等效於ISO 14855“受控堆肥條件下塑料材料最終有氧生物降解性的測定——釋放二氧化碳的分析方法”，並且是可堆肥塑料ASTM D6400標準的重要組成部分，該標準因其生物降解性聲明而獲得監管機構和政府機構的認可。

本標準的主要目標是：

• 測量生物降解：透過測量堆肥過程中二氧化碳的釋放來量化有氧生物降解的程度和速率。
• 模擬堆肥條件：模擬最佳堆肥環境，通常在嗜熱溫度（58 度）下，以評估現實世界堆肥設施中的材料性能。
• 確保可重複性：提供標準實驗室方法，確保測試結果一致可靠。

ASTM D5338 標準測試方法涉及將塑膠材料暴露於受控的堆肥環境中，並使用源自城市固體廢物堆肥的接種物。該過程受到嚴格監控，以確保溫度、通風和濕度達到最佳條件。該方法的關鍵組成部分包括：

• 測試材料：
  • 檢測項目：適用於所有擬用於堆肥的塑膠材料，包括薄膜、顆粒、粉末或形狀的產品，如狗骨頭。
  • 有機碳含量：計算理論二氧化碳產量需要了解測試材料的有機碳含量。這可以透過元素分析或樣品配方來確定。

執行以下檢查：

• 陽性對照：使用明確定義的可生物降解聚合物（例如薄層色譜級微晶纖維素（粒徑高達 20 µm））來驗證測試設定。
• 陰性對照：聚乙烯等不可生物降解的材料可確保生物降解過程的特異性。
• 空白對照：僅使用接種物來測量基線二氧化碳的產生。

• 接種物：取自都市固體廢棄物製成的、通氣良好的堆肥（2-4個月大），篩分至最大10毫米，且不含玻璃或石頭等大型惰性物質。使用約600克乾固體。
• 測試物質劑量：通常，將 100 克測試物質的乾固體與接種物混合。
• 反應器尺寸：堆肥箱最好為 2-5 公升，測試混合物的填充量不超過四分之三，以確保足夠的通風。
• 反應器數量：至少使用12個反應器：3個用於測試物質，3個用於空白對照，3個用於陽性對照，3個用於陰性對照。

• 溫度：保持在58度，模擬嗜熱堆肥條件。
• 通風和濕度：密切監測和控制以優化微生物活動。
• 混合：每週混合一次堆肥，以防止溝流並確保對測試材料進行均勻的微生物攻擊。
• 持續時間：通常為 45 天，但根據材料特性和測試要求可延長至 180 天。

• 二氧化碳釋放：透過測量二氧化碳的產生量來測量生物降解，通常使用帶有二氧化碳清除裝置的呼吸測定法、滴定設備，或更頻繁的測量（每 3-6 小時）使用氣相層析法。
• 生物降解百分比：以標準給出的公式計算。

ASTM D5338 標準之所以重要，原因如下：

• 環境合規性：製造商透過確保其產品符合可堆肥性的法律要求來支持其環保​​聲明。
• 消費者信心：ASTM D5338 認證是 ASTM D6400 標準的一部分，它向消費者保證產品將在堆肥設施中生物降解，從而減少對環境的影響。
• 研發：透過提供開發和測試新型可生物降解塑膠的標準方法，促進永續材料的創新。
• 堆肥品質：堆肥裝置中塑膠的生物降解可防止其他有機物的分解，從而產生高品質的堆肥產出。

因此，ASTM D5338 是評估受控堆肥環境中塑膠材料有氧生物降解性能的重要工具。它提供了一種標準化且可重複的二氧化碳排放測量方法，支持可持續塑膠的開發，確保合規性，並增強消費者對可堆肥產品的信心。雖然它在模擬特定堆肥設施方面存在局限性，但其在環境性能測試和可生物降解材料創新方面的作用毋庸置疑。在日益注重永續發展的全球背景下，製造商、研究人員和監管機構都依賴 ASTM D5338 來推動環保塑膠的普及。

我們的機構多年來一直服務於全球科技發展，並密切關注其發展。我們擁有一支經驗豐富的專業團隊和廣泛的基礎設施，可為各行各業的企業提供廣泛領域的測試、測量和分析服務。此外，我們還提供符合 ASTM D5338 標準測試方法的測試服務，該方法用於測定受控堆肥條件下（包括高溫）塑膠材料的有氧生物降解性能。