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    行業資訊

    可生物降解環保塑料可以回收再利用嗎?

    久信達發布于:2020-11-17文字:【大】【中】【小】
    上述可生物降解材料回收,熱回收和化學回收的目的是“再生相同或另一種原材料”,“返回原材料的基本材料”,“能量(熱)回收和利用”,而生物回收是指利用生物功能進行回收,包括再生和轉化操作。相反,后者含糊不清,并且類別中的某些部分與上述回收形式重復。因此,如果僅將這四個概念并列,恐怕仍有討論的余地。

     
    生物降解原理

    因為生物循環的概念是相對較新的。盡管在ISO相關材料中對此概念有明確的定義,但描述并不多,甚至長期從事相關研究的人員也不習慣。而現在,所謂的“生物的”還是“生物的”,到目前為止還沒有準確的定義。

    一,循環系統中的生物循環


    資源回收中許多未使用的資源可以用作生物質資源。換句話說,以各種形式利用了各種各樣的生物質資源,因此不可能一一介紹。圖8-12顯示了糧食生產和消費的周期。右邊是(耕種)農業,畜牧業,林業等,它們可以生產各種資源,例如耕種的生物質。此外,食物或食物原料將在各個階段產生廢物(副產品)。

    生物降解材料試驗
    圖8-12 食品材料生產周邊未利用(生物質)資源的循環

     
    食品回收法中有1000萬噸的生活垃圾,該法之外還有1000萬噸的生活垃圾。有效利用這些形式的形式在圖中標有方框,其中主要形式為熱能和有用物質(包括堆肥)。其中,有四種回收方法:材料回收,熱回收,化學回收和生物回收。

    數字8-12越高,排名(含義,便利性,實用性和經濟性)就越高。可以看出,首先,具有高附加值的物質或人類的食物和牲畜飼料,其次,使用方便的高流動性燃料(甲烷和燃料電池)是有利的。堆肥,施肥等。當技術進入實際階段時,這意味著價格應降低到合適的范圍,而現在以價格限制了農業材料形式的利用。簡單的焚化爐位于底部,但如果將其更改為電力/熱利用或廢物發電,則位置將提高。

    在這些申請形式中,除了最低燃燒和第二次電/熱利用外,我們可以看到生物回收和再利用的示例。

    在新型功能生態材料的分類中,食品中的食品加工殘留物和糖分殘留物是通過乳酸發酵產生乳酸的,可被視為生物回收或化學回收。然后,將產生的乳酸聚合以形成生物基聚合物-PLA。

    在食品原料和飼料的利用形式分類中,食品加工殘留物和食品殘留物也在好氧微生物的作用下發酵和分解,用于制造新的發酵食品,營養和消化率得到改善的牲畜飼料等。也是一種生物循環利用。

    在生產液體燃料的分類中,以沼氣和食品廠的BOD廢水為原料,在甲烷細菌的作用下生產沼氣的技術已經實施了很長時間,具有很高的實用性。甲烷氣體本身的熱值低,并且與二氧化碳氣體混合,如果將其用于燃燒電池,則需要進行精煉。此外,反應高度依賴于溫度,因此在寒冷環境下反應效率會降低。但是,一方面,它可以用作高濃度BOD廢水的凈化處理方法,處理后的殘渣也可以用作肥料,這無疑將成為生物循環技術之一。
     
    在肥料或土壤改良材料的分類中,堆肥會對土壤改良和廢物處理產生積極的影響,因此一直受到關注。它的最大特點之一是,堆肥的大多數對象都來自人類的糧食生產和消費活動,然后最終產品堆肥可用于糧食生產農業,從而形成一個循環。盡管堆肥已經存在很長時間了,但仍然有許多亟待解決的問題,為了正確評估和修復堆肥技術,應該整理數據。


    第二,可生物降解塑料和可生物降解生物基聚合物的生物回收


    塑料的生物回收首先涉及可生物降解的塑料與生物基聚合物之間的差異。

    近年來,在原有的食品容器,栽培用塑料薄膜,垃圾袋等產品的基礎上,出現了用于蔬菜生產和流通的繩狀,帶狀和網狀可生物降解的產品,以及一些文具。尤其是,用于耕作的地膜在使用后不需要回收,而只需要犁入土壤中而不必擔心環境問題,從而為節省農業勞動量做出了巨大貢獻。

    可生物降解塑料只需要滿足上述標準,并且只要它們具有可生物降解性即可,它們是否來自石油化工資源也沒關系。然而,生物質產品關注二氧化碳的減少作用,這具有重要的環境保護意義,并且將在未來大力發展除生物降解性以外的應用,這在汽車和電子工業中是可行的方向。

    目前,源自生物質的樹脂材料被稱為“生物基聚合物”。長期以來,可生物降解塑料(綠色塑料)的定義主要是可生物降解的,而基于生物的聚合物是基于原材料的。因此,這兩個概念不能混淆。現有的塑料按這兩個標準分類,如表8-1所示。盡管大多數塑料既不可生物降解也不是生物質衍生的,但有必要區分新材料將來將出現在這四個類別中。但是就現有的塑料而言,這四類中有相應的材料。其中,可生物降解的石油塑料和生物基聚合物可直接用作生物循環利用的對象。另外,應該強調的是,并非所有生物基聚合物都是可生物降解的。


    表8-1 常規塑料和生物基聚合物

    生物分解性

    石油類塑料

    生物基聚合物

    (節約石化資源,抑制溫室氣體的增加)

    無生物分解性

    PE,PP,PS,PVC,苯酚樹脂等

    PTT,大豆多元醇,PU

    有生物分解性

    (解決廢棄物處理問題的選擇方案之一)

    脂肪族聚酯、脂肪族/芳香族聚酯

    PLA,淀粉樹脂,PHA

                                                                                 注:1)發酵法得到的1,3丙二醇和石化來源的對苯二酸的聚酯;

                                                                                        2)由來源于大豆油的多元醇合成的PU;

                                                                                        3)脂肪族聚酯中,開發了用廢紙等生物質原料制造PBS的技術;

                                                                                        4)微生物產生的聚酯(PHA)。

     
    源自生物質的生物基聚合物的生產與生物循環密切相關。以下將集中討論使用后可生物降解塑料和生物基聚合物的生物回收。介紹了生物降解機理的相關內容。圖8-13顯示了堆肥環境中一種代表性的可生物降解生物基聚合物——PLA的分解機理。小于低聚物的物質將被微生物代謝消耗,并完全分解為二氧化碳和水,而不是變回塑料及其主要成分。因此,有人認為這條路線是單向的,不能稱為回收。其他人則認為水和二氧化碳也可以被植物吸收并再次成為生物質資源,因此也應將其納入生物循環利用中(圖8-14)。而且,即使中間階段停止,塑料的中間產物也可以用作堆肥的有效成分。


    生物降解材料試驗
    8-13堆肥化環境下的PLA分解機理

    生物降解材料試驗

    圖8-14   PLA的“生命”循環

    PLA產品在分解、焚燒的時候,產生的二氧化碳被植物吸收、固定的二氧化碳,不會向大氣放出,所以PLA也被稱為是“碳中性”材料。
     

    可生物降解材料在生物回收中的價值更多地體現在補充材料方面。為了徹底分類和回收生活垃圾,我們需要廚房垃圾收集網袋和垃圾袋,這些垃圾袋易于分類和排放并直接放入堆肥中。

    在設計垃圾袋時,還應考慮收集時間,并且在家庭保存期間不能對其進行生物分解。由于在初始產品中未注意到這一點,因此在保存過程中會發生分解和惡臭的事件。
    2005年3月至2005年9月,最大的回收可降解生物基聚合物的嘗試是愛知萬博。共投資了12類12萬種可重復使用的食品用具,24類2000萬個一次性使用的食品用具和約55萬個垃圾袋(圖8-15)。其中,將一部分一次性餐具,垃圾袋和一部分已損壞的可重復使用的餐具與生活垃圾一起收集,與牲畜糞便混合,然后進行堆肥。產生的堆肥被放入附近的農舍中使用,蔬菜和水果被種植并供應到會場。

    生物降解材料試驗
    圖8-15 愛知萬博會場的主題餐廳中采用的可重復使用容器

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