생분해 플라스틱

생분해의 의미와 생분해성 플라스틱

생분해는 마당쓰레기에서 원유에 이르기까지 모든 것을 분해하는 자연적인 과정입니다. 미국 환경 보호국은 이를 "미생물 유기체가 환경에 도입된 화학 물질의 구조를(대사 또는 효소 작용을 통해) 변형 또는 변경하는 과정"으로 정의합니다. 메커니즘은 환경, 플라스틱 재료 및 생분해 속도에 따라 다릅니다. 유기 폐기물이 매립지에서 분해되면 혐기성 환경에서 분해되어 이산화탄소보다 23배 더 강력한 메탄이 생성됩니다. 따라서 이산화탄소와 유기물을 생성하는 호기성 생분해가 요구됩니다. 실제로 2014년 EPA 보고서에 따르면 8,900만 톤의 도시 고형 폐기물을 재활용하거나 퇴비화하면 대기 중 이산화탄소 배출량이 1억 1,800만 톤 감소했습니다. 많은 바이오 플라스틱은 퇴비화되면 생분해됩니다. 지속 가능한 플라스틱은 재생 가능한 자원에서 제조한 것입니다. 이 플라스틱은 사용 수명이 끝나면 자연으로 되돌릴 수 있습니다. 요컨대 순환 경제는 매립지를 방정식에서 제거합니다. 지난 10년 동안 플라스틱 산업은 진화해 왔습니다. 퇴비화 가능한 바이오 플라스틱에 대한 옵션의 수가 생산되는 재료의 양과 함께 증가했습니다. 생분해성 플라스틱이란 무엇일까요? 일반적인 범주의 바이오 플라스틱은 재생 가능한 바이오매스로 만들어지거나 수명주기가 끝나면 생분해될 수 있는 플라스틱입니다. 일부 바이오 플라스틱은 두 가지 특성을 모두 가지고 있으며 일부는 하나만 있습니다. 예를 들어, 생분해되지 않는 바이오 기반 플라스틱(예: 바이오 기반 PET)과 석유 기반 플라스틱(예: PBAT, PCL)이 있습니다. 생분해성 라벨이 부착되기 위해서는 플라스틱이 공기, 수분 및 미생물에 노출될 때 이산화탄소, 물, 바이오매스 및 또는 미네랄 염으로 분해되어야 합니다. 물질은 환경에 유독하지 않아야 합니다. 바이오 기반 재료는 다른 생분해성 플라스틱 폴리머의 충전재 및 보강재로도 사용될 수 있습니다. 미국에서 플라스틱은 퇴비화 가능 인증을 받아야 합니다. 즉, 생분해성 제품 연구소와 같은 제3자 기관의 인증을 받은 ASTM D6400을 준수해야 합니다. 따라서 "인증된 퇴비화 가능"이라는 용어는 "생분해성"보다 더 구체적입니다. 모든 재료는 충분한 시간이 주어지면 생분해 가능하지만 제품이 "퇴비화 가능"하다고 주장하는 것은 ASTM D6400의 요구 사항을 충족하거나 산업 퇴비화 시설의 특정 습도, 온도 및 폭기 조건에서 180일 이내에 90% 분해된다는 것을 의미합니다. 생분해 메커니즘은 어떻게 되는 것일까요? 생분해는 호기성 또는 혐기성 조건에서 발생할 수 있습니다. 이산화탄소는 호기성 조건에서 생성되는 반면 동일한 물질은 혐기성 조건(즉, 매립지)에서 메탄을 생성합니다. 플라스틱이 폐기되는 환경이나 매체는 생분해 가능성과 속도에 영향을 미칩니다. 생분해성 플라스틱에는 메탄이 부산물이 아닌 호기성 환경에서 고분자 분해 미생물에 의해 분해되고 소화될 수 있는 고분자가 포함되어 있습니다. 온도 및 수분과 같은 주요 환경 요인이 일치하면 충분한 미생물이 플라스틱 표면에 부착되어 이를 섭취하고 효소적으로 분해할 수 있습니다. 메커니즘은 호기성 및 혐기성 공정과 공정이 발생하는 위치(예: 매립지, 해양 환경 또는 뒤뜰)에 따라 다릅니다. 일반적으로 효소 분해는 효소가 먼저 섭취된 중합체에 결합하여 가수 분해를 촉매하는 2단계 과정인 가수 분해에 의해 촉진됩니다. 폴리머는 저분자량 분자로 "절단"되어 이산화탄소, 물 및 바이오매스로 광물화됩니다. 생분해 속도는 위치, 온도 및 수분 수준의 생물 활성에 의해 영향을 받습니다. 대부분의 생분해성 폴리머는 상당히 뜨겁고 습한 환경에서 더 빨리 분해되기 때문에 폐기 장소에는 플라스틱을 분해하는 데 필요한 미생물에 도움이 되는 환경이 있어야 합니다. 그러나 생분해성 플라스틱이 환경친화적인 부품으로 적절하게 분해 되려면 적절하게 폐기되어야 합니다. 예를 들어 생분해성 비닐봉지를 울타리에 던지면 제대로 분해되는 데 몇 년이 걸립니다. 바나나 껍질조차도 최소 1년이 필요합니다. 불행히도 많은 생분해성 플라스틱은 바람직하지 않은 환경 조건이 있는 지역에서 부적절하게 폐기됩니다. 즉, 제품이 느리게 또는 절대로 분해되지 않음을 의미합니다. 생분해성 플라스틱으로 만든 제품은 기능에 따라 생분해 또는 퇴비로 설계되어야 합니다. 다행히도 다양한 바이오 기반 재료를 사용하여 다양한 생분해성 폴리머로 포뮬러를 만들어 응용 분야에 따라 생분해 (또는 퇴비화) 속도를 늘리거나 줄일 수 있습니다. 퇴비화 가능한 제품을 사용한 후 뒷마당에서 얼마나 빨리 퇴비화해야 하는지 고려하십시오(퇴비화는 퇴비를 초래하는 특정 형태의 생분해라는 점을 기억하십시오). 예를 들어, Green Dot Bioplastics는 퇴비화 가능한 원예용 화분을 개발했습니다. 퇴비화 가능한 플라스틱 재료는 천천히 퇴비로 만들어져 냄비가 상점 선반에 구조적 무결성을 유지할 수 있지만 사용하면 뒤뜰에 퇴비를 유지할 수 있습니다. 생분해성 플라스틱은 어떤 특성이 있을까요? 모든 재료는 결국 분해되지만 우리가 "생분해성 플라스틱"이라고 부르는 것은 수십 년 또는 수 세기가 아닌 몇 개월 또는 몇 년 만에 유기 성분으로 분해됩니다. 각 플라스틱에는 어떤 미생물이 소비할 수 있는지 그리고 궁극적으로 분해 속도를 결정하는 화학적 구성과 재료 특성이 있습니다. 속성으로서의 생분해성은 플라스틱이 재생 가능한 재료에서 공급되는지 여부에 의존하지 않습니다. 오히려 그것은 바이오 기반이든 석유 기반이든 폴리머 자체의 화학적 특성에 달려 있습니다. 실제로 퇴비화가 가능한 것으로 인증된 석유 기반 플라스틱이 많이 있습니다. Terratek® Flex 라인( 시장 최초의 생분해성 엘라스토머) 바이오 플라스틱은 완전히 바이오 기반이 아닌 생분해성 플라스틱의 좋은 예입니다. 천연 및 합성 생분해성 폴리머의 비율을 변경하면 다양한 특성을 생성할 수 있으므로 용도에 맞게 엘라스토머를 맞춤화할 수 있습니다. 또한 Terratek® WC 바이오 플라스틱 라인의 미세한 목재 입자와 같은 첨가제와 생분해성 폴리머를 합금하면 향상된 물리적 품질을 얻을 수 있습니다. 목재의 비율과 생분해성 플라스틱의 종류를 변경함으로써 다양한 성능(유연성, 강성) 및 미적(색상 변화, 더 부드러운 질감)을 얻을 수 있습니다.