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两全其美的可持续包装:可生物降解、可回收

新闻来源: 发布时间:2023-10-24 13:15:00

TK生物基材料获悉,今天市场上大量的塑料包装将会被完全淘汰。然而,在某些应用中,如食品和医疗设备,它们提供的物理保护是不可或缺。

塑料几乎是无与伦比的,它提供了一种低成本、轻质的屏障,可以保持卫生和防止浪费。在这些基本应用中使用生物塑料代替石油塑料可以降低包装的生态和碳足迹。然而,材料在其寿命结束时会发生什么是限制其环境影响的重要设计考虑因素。

可持续发展设计往往关注生物塑料生命周期的开始:可再生原料比石油塑料节省排放。然而,产品生命周期结束时发生的事情在限制其环境影响方面同样重要。

可回收性和自然生物降解性是使生物塑料包装真正可持续的两个基本标准。可回收塑料减少了对原始原料的需求,使资源利用更加有效。一种在自然环境中也能快速安全降解的物质,可防止它加剧由石油塑料引起的塑料污染问题。

然而,市场上很少有生物塑料符合这两个标准。即使生物塑料是可回收的,处理生物塑料的专业工厂也不是随处可得。这意味着,就像石油塑料一样,生物塑料会作为垃圾或废弃物进入并滞留在环境中。即使它们最终分解,有些也会释放出对生态有害的化合物。

Full Cycle Bioplastics和Polymateria在生物塑料和循环包装行业中脱颖而出,因为它们提供可回收的材料,同时如果它们从废物处理流程中逸出,也会在环境中无害地降解。

从微生物中收获PHA

加利福尼亚州的初创公司Full Cycle Bioplastics与合作伙伴Elk Packaging以及相关的标签、包装公司一起,开发了一种由农业副产品和食物废物制成的可堆肥聚羟基烷酸酯(PHA)。

PHA,包括由Full Cycle 和合作伙伴生产的PHA,是石化产品多层包装膜的替代品,这些包装膜存在于许多日常消费品中,如食品和洗衣液。

Full Cycle的版本在海洋环境中是可回收和可生物降解的,这一特性使其在达沃斯世界经济论坛上赢得了2018年艾伦·麦克阿瑟基金会的循环材料挑战赛。

全周期从工业场所收集有机原料,如堆肥设施、厌氧消化池、垃圾填埋场、食品加工厂和大型农业企业。

从那里,他们把材料带到装满野生非转基因细菌的生产罐中。

Full Cycle的聚羟基烷酸酯(PHAs)制造过程始于发酵室中的细菌咀嚼有机原料并将其代谢成PHA,然后将其储存在体内。

这些细菌对它们吃的东西并不挑剔,投入的东西可以是从不可回收的纸张到农场垃圾的任何东西。他们的身体以同样的方式处理这些输入,以产生化学上均一的最终产品————一种PHA,当从他们的身体中获取时,可以为不同的产品应用定制。

随着规模的扩大,Full Cycle希望将其细菌桶放在堆肥厂,为生产大量有机废物的公司提供额外的收入来源。

微生物循环完整

该公司能够收回用他们的材料制成的任何产品,并再次将其喂给细菌,从而产生原始PHA。

PHA是一类生物聚酯,广泛存在于自然界,包括许多微生物中。它在微生物中起着“脂肪库”的作用,一些物种在这种物质中含有高达90%的细胞干重。

当Full Cycle的创始人、双胞胎兄弟戴恩和杰夫·安德森试图解决他们在人体冲浪时遇到的塑料污染时,微生物制造生物塑料的想法就产生了。

Full Cycle的生物塑料有两点让它脱颖而出:首先,它不依赖于种植原料,这意味着它不需要额外的资源,如土地和化肥。其次,他们的生物塑料有一个循环的生命周期结束过程,这意味着它可以转化为新产品。

Polymateria公司的可编程塑料

容易快速降解的塑料的最大缺点之一是它会缩短产品的寿命。这对于一次性餐具来说是好的,但是对于耐用性更重要的产品应用来说是个问题。平衡在合理的时间内保持功能的产品和在微生物作用下容易分解的产品是困难的。

帝国理工学院的初创公司Polymateria用一种具有预编程寿命的材料解决了这个问题。他们想出了一种在结构上改变聚乙烯的方法,这种方法可以在分解前的一段时间内保持材料的功能。

该公司与聚乙烯合作,聚乙烯属于更广泛的聚烯烃家族-最常见的垃圾塑料包装类型。Polymateria目前生产他们的改性聚乙烯,用于消费应用,如袋子、花套、卫生纸袋、面包袋、糖果包装纸和糖果标签。

Polymateria出售一种投入式颗粒,包装制造商在生产过程开始时将其插入树脂中。经过一定的时间限制后,颗粒中的催化剂将开始将塑料产品分解成蜡状物质。

由于Polymateria将合成益生菌插入到颗粒中,时限过后形成的蜡状物质会吸引微生物、真菌和其他细菌,这些细菌可以吃掉材料并将其消化为无害的化合物。这种材料不会产生任何微塑料。

Polymateria的塑料可以在海洋或土壤中可靠地分解,但关键是,这一过程不会在制造商选择的特定时限之前开始,这意味着它仍然在消费者手中保持功能。

Polymateria是一家提供可持续包装材料公司的有趣例子,但他们并不专门使用可再生材料,尽管他们的技术也可以应用于生物聚合物。

Polymateria在制定新的英国标准协会标准中发挥了作用,该标准规定了明确的测试程序,以确定聚烯烃是否完全生物降解,而不会在环境中留下有毒的痕迹。他们自己的产品已经通过了标准,在第三方实验室显示,他们的聚乙烯薄膜在226天内完全生物降解为水、二氧化碳和生物质。

消失丢弃塑料

Polymateria的创新之所以特别,是因为它允许塑料在大多数自然环境中分解。

虽然生物降解过程不会在垃圾填埋场的无菌条件下启动,但他们的过程设计成可以在任何自然环境中工作,除了极地地区,那里的紫外线,空气,水分和微生物引发了将塑料转化为生物可用蜡的化学过程。

在分解触发后形成的中间蜡状物质吸引了在许多不同生境中发现的微生物物种。这种被普通微生物分解的能力解决了生物塑料回收中的一个主要问题,即许多“可持续”材料只能在专门设施中的人工条件下快速分解

内在的生物降解能力对于限制塑料在废物处理过程中的生态影响至关重要。然而,回收被广泛认为是比堆肥更环保的处理选择,因为从现有塑料中形成新产品可以减少额外的能源和材料使用。

Polymateria认识到生物降解性不能替代回收。在分解开始之前,他们的改性聚乙烯仍然可以被收集和回收。预编程的生物降解性触发器旨在作为最后的解决方案,防止塑料在没有到达回收厂的情况下损害环境。

两全其美

即使在发达国家,石化塑料的回收率也很低,生物塑料的产能甚至更低。在回收的物流和基础设施得到改善之前,包装行业必须选择在没有人为干预或有毒影响的情况下进行生物降解的生物塑料。

然而,可安全生物降解的塑料仍然需要回收。即使是可再生材料仍会增加不必要的原料和能源消耗,而重新利用流通中材料的能力对于降低包装的碳强度至关重要。

目前,当一种材料被贴上可生物降解的标签时,买家对他们得到的东西知之甚少。目前还没有欧盟法律来定义可生物降解塑料的确切构成,世界各地都存在同样的问题。

通过告知消费者,可以加强对可回收和安全生物降解塑料的需求。随着关于生物塑料测试和营销的更明确的法律和指导方针,消费者将能够更好地选择影响最小的包装材料。