Biodegradowalność i kompostowalność w praktyce – co się dzieje z folią po 3 latach?

Jakiś czas temu opisałem biodegradowalność i kompostowalność materiałów (więcej informacji znajdziecie tutaj), gdzie przedstawiłem różnice między tymi terminami i wskazałem, dlaczego biodegradowalność to jedynie puste hasło. W niniejszym artykule zderzę założenia norm technicznych z wynikami badań nad materiałami foliowymi (w tym biodegradowalnymi, oxo-degradowalnymi i kompostowalnymi) podczas przetrzymywania tychże materiałów w różnych warunkach przez 3 lata. Warunki te są warunkami adekwatnymi do rzeczywistości (zakopanie w glebie, powietrze, woda) i są zdecydowanie odmienne od założeń wyrażonych w normach.

Oxo?

Nim przejdę do omówienia wyników badań krótko wspomnę, że istnieją tzw. materiały oxo-degradowalne (o podwyższonej degradowalności na skutek działania promieni UV, ciepła, tlenu), które zgodnie z normą są zaliczane do materiałów biodegradowalnych. Więcej uwagi poświęcę im wkrótce opisując czym tak naprawdę są, jakie mają wady i dlaczego w wielu krajach jest zakazywane ich stosowanie.

Opis eksperymentu

Naukowcy z University of Plymouth przeprowadzili badania 4 typów materiałów foliowych:

• kompostowalnego
• biodegradowalnego
• oxo-degradowalnego (2 gatunki)
• konwencjonalnego (HDPE)

Folie zostały pocięte w znormalizowane paski i umieszczone na 27 miesięcy w 3 różnych środowiskach (widoczne na zdjęciu poniżej):

• zakopane w ziemi
• wystawione na działanie warunków atmosferycznych
• zanurzone w słonej wodzie
• zamknięte w ciemnym pudełku jako próba kontrolne

W artykule autorzy zestawili również właściwości mechaniczne materiałów przed zakopaniem – folie miały od 0.02 do 0.04 mm grubości (czyli od 20 do 40 mikrometrów). Najmniejszą wytrzymałością na rozciąganie cechowały się folie kompostowalne (10 MPa) a największą oxo-degradowa (ok. 27 MPa), podczas gdy folie biodegradowalne i konwencjonalne cechowały się umiarkowaną wytrzymałością (ok. 20 MPa). Oznacza to, że w przybliżeniu folia kompostowalna jest w stanie przenieść dwukrotnie mniejszy ładunek niż konwencjonalna nim zaczną powstawać w materialne nieodwracalne uszkodzenia. 

Wyniki badań

Próbki poddane degradacji w różnych środowiskach były przebadane po 9, 27 miesiącach oraz po 3 latach. Okazało się, że po 9 miesiącach:

• właściwości przechowywanej w ziemi pokrywają się z właściwościami próbki kontrolnej
• właściwości próbek przechowywanych w wodzie pokrywają się z właściwościami próbki kontrolnej, za wyjątkiem folii kompostowalnej – ta po 3 miesiącach uległa całkowitemu kompostowaniu (co stwierdzono na podstawie osobnych badań)
• przetrzymywanie próbek na powietrzu spowodowało pogorszenie właściwości mechanicznych o 10-75% (najmniejsze dla kompostowalnego, największe dla oxo-degradowalnego)

Po 27 miesiącach okazało się, że:

• właściwości mechaniczne próbek kontrolnych pogorszyły się o 10-30% w zależności od rodzaju materiału
• najmniejsze osłabienie próbki kontrolnej wystąpiło w przypadku folii kompostowalnej, a największe w przypadku oxo-degradowalnej
• przechowywanie próbki w ziemi spowodowało zmniejszenie wytrzymałości o 10-60% względem próbki kontrolnej (największe dla folii oxo-degradowalnej i kompostowalnej, najmniejsze dla biodegradowalnej)
• przechowywanie na świeżym powietrzu spowodowało, że wszystkie próbki były zbyt kruche, aby przeprowadzić badania wytrzymałościowe 
• przechowywanie w środowisku wodnym spowodowało zmniejszenie wytrzymałości na rozciąganie dla jednej z folii oxo-degradowalnej a największe dla drugiej folii tego typu. Zakres zmian dla wszystkich folii był równy od 0 do 40%.

Co ciekawe, po 3 latach okazało się, że próbki przechowywane w środowisku kontrolnym, w ziemi oraz wodzie (za wyjątkiem folii kompostowalnej) dalej spełniały swoją rolę jako folie (pomimo obniżonych właściwości mechanicznych.

Na podstawie powyższych badań można stwierdzić, że największą degradację powoduje przechowywanie próbek na świeżym powietrzu, a najmniejszą w środowisku wodnym. Jedynie w przypadku próbki kompostowalnej udało się ją w pełni skompostować w środowisku wodnym (ale tylko wodnym). 

Biodegradowalność i kompostowalność – wnioski końcowe

Z niniejszego artykułu płyną bardzo istotne wnioski. Mówi się, że tworzywa sztuczne wytrzymują nawet 400 lat – jednak oddziaływanie warunków atmoserycznych potrafi sprawić, że rozsypują się już po 2.5 roku. Należy zaznaczyć, że produkty rozkładu w przypadku tworzyw niekompostowalnych mogą być neutralne lub szkodliwe dla środowiska, więc lepiej dmuchać na zimne.

Kompostowanie w warunkach nie-przemysłowych (brak intensywnego kompostowania, temperatury powyżej 55 stopni Celsjusza itd.) prowadzi do sytuacji, w której biodegradowalność i kompostowalność materiału nie powoduje, że materiał ulega rozkładowi w czasie przewidzianym przez normy (nie licząc kompostowania w wodzie). Oznacza to, że nawet materiały, które wg normy są biodegradowalne/kompostowalne w warunkach naturalnych nie ulegną rozkładowi w przewidzianym czasie. 

Uwzględniając powyższe rezultaty badań i założenia norm – jeżeli to konieczne, to zalecam stosowanie materiałów kompostowalnych ze względu na fakt, że w przypadku rozłożenia nie będą one szkodliwe dla środowiska (co opisywałem w poprzednim artykule). Należy mieć jednak świadomość, że umieszczenie takiego materiału w przydomowym kompostowniku nie doprowadzi nam do skompostowania tego odpadu w czasie, który jest przedstawiony w normie. 

Niestety w omawianej sytuacji normy techniczne daleko odbiegają od rzeczywistych sytuacji – normy te mają już kilkanaście lat i liczę, że w niedługim czasi komitet normalizacyjny pochyli się nad nimi, dodając opcję kompostowania w warunkach przydomowych – wtedy kupując materiał o takich właściwościach mielibyśmy pewność, że uzyskamy z niego pełnowartościowy kompost.

Literatura:

• [1] Napper, I.E. and Thompson, R.C.,  Environmental Deterioration of Biodegradable, Oxo-biodegradable, Compostable, and Conventional Plastic Carrier Bags in the Sea, Soil, and Open-Air Over a 3-Year Period, https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.8b06984
• Zdjęcie: Napper, I.E. and Thompson, R.C., 2019.