Trong những năm gần đây, với sự phát triển của thương mại điện tử, chuyển phát nhanh, giao hàng và các ngành công nghiệp mới khác, tiêu thụ túi nhựa có xu hướng tăng nhanh, do đó ô nhiễm môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng. TừTiêu chuẩn quốc gia về túi nhựa phân hủy sinh học (GB/T 38082-2019)Trong hơn 5 năm thực hiện, phối hợp với chính sách "Lệnh hạn chế nhựa" quốc gia, Trung Quốc đã giảm khoảng 20 tỷ túi nhựa truyền thống mỗi năm, tương đương với tiết kiệm 1,2 triệu tấn tài nguyên dầu mỏ và giảm 840.000 tấn khí thải carbon dioxide.
Nhựa phân hủy sinh học là một loại nhựa được tạo ra bởi hành động của vi sinh vật tồn tại trong tự nhiên và cuối cùng bị phân hủy thành muối vô cơ khoáng hóa của carbon dioxide (CO2) hoặc/và metan (CH4), nước (H2O) và các nguyên tố chứa trong nó và/hoặc các điều kiện cụ thể như ủ phân hoặc điều kiện tiêu hóa kỵ khí hoặc môi trường nước. Xem Hình 1 về cơ chế phân hủy của nhựa phân hủy sinh học. Đẩy nhựa phân hủy sinh học thay vì nhựa không phân hủy sinh học dùng một lần có thể giải quyết ô nhiễm nhựa ở một mức độ nào đó.
Hình 1 Cơ chế phân hủy của nhựa phân hủy sinh học
+Lĩnh vực thức ăn chăn nuôi: Nguyên liệu bổ sung thực phẩm vi chất trong chăn nuôi (
PLA), hai hoặc nhiều loại tinh bột (ST), và bột talc đóng gói vô cơ (TALC) hoặc canxi cacbonat (CaCO3). Dưới sự thúc đẩy của chính phủ Trung Quốc, công nghệ nhựa phân hủy của Trung Quốc đã đạt được những tiến bộ đáng kể, mức độ công nghệ của các vật liệu phân hủy sinh học như PLA, PBAT, PHA tiếp tục được cải thiện và chi phí sản xuất giảm dần, đảm bảo công nghệ cho việc sử dụng rộng rãi túi mua sắm nhựa phân hủy sinh học.
1 Thay đổi công nghệ trong công nghệ phân hủy và phương pháp thử nghiệm phân hủy
Các phương pháp kiểm tra hiệu suất phân hủy là phân hủy có thể phân hủy (GB/T19277.1, GB/T19277.2, v.v.), phân hủy môi trường nước ngọt (GB/T19276.1, GB/T19276.2, v.v.), phân hủy môi trường đất (GB/T22047), phân hủy môi trường biển (GB/T40612, GB/T40611, GB/T40367, v.v.), phân hủy tiêu hóa kỵ khí bùn (GB/T 38737), phân hủy tiêu hóa kỵ khí trạng thái rắn cao (GB/T 33797).Phương pháp phân compost như luật trọng tài trong công nghệ phát hiện phân hủy, Được sử dụng rộng rãi trong thử nghiệm vật liệu và sản phẩm có thể phân hủy hiện nay, tiêu chuẩn thử nghiệm dựa trênGB/T 19277.1-2025 Xác định khả năng phân hủy sinh học hiếu khí cuối cùng của vật liệu trong điều kiện ủ có kiểm soát Sử dụng phương pháp xác định CO2 phát hành Phần 1: Phương pháp chung(ISO 14855-1:2012, IDT)。 Phương pháp thử nghiệm này đã được thực hiện chính thức. Phương pháp này mô phỏng các điều kiện xử lý phân hữu cơ hiếu khí điển hình được trộn lẫn vào các bộ phận hữu cơ của chất thải rắn đô thị. Vật liệu thử nghiệm được phơi bày trong chất tiêm chủng được tạo ra bởi phân hữu cơ và được ủ trong điều kiện môi trường nơi nhiệt độ, nồng độ oxy và độ ẩm đều được kiểm tra và kiểm soát chặt chẽ. Xác định tỷ lệ phần trăm chuyển đổi của việc chuyển đổi carbon thành carbon dioxide được giải phóng trong vật liệu thử nghiệm.
Bài viết này dựa trên nguyên tắc kiểm tra phương pháp ủ phân, tiến hành kiểm tra tỷ lệ phân hủy sinh học và phân tích đạt tiêu chuẩn của túi mua sắm nhựa phân hủy hoàn toàn (vật liệu: PBAT+PLA+ST).
2 Thử nghiệm
2.1Vật liệu&Thiết bị
Cellulose vi tinh thể (lớp sắc ký mỏng), Công ty TNHH Hóa chất Dược phẩm Quốc gia; Túi mua sắm phân hủy sinh học hoàn toàn, vật liệu: PBAT+PLA+ST, có sẵn trên thị trường. Đất phì nhiêu, tuổi phì nhiêu 2 - 4 tháng, bán trên thị trường.
AUTO GBDA-180 Máy kiểm tra phân hủy phân compost thông minh với tiêu chuẩn Quảng Châu; Máy phân tích carbon hữu cơ TOC-L CPH+SSM-5000A, SHIMADZU； PHS-3E di động
Máy đo pHLôi từ. GSX2-4-10G lò Maver, tiêu chuẩn Quảng Châu; Lò sấy thổi DHG-9030A, tiêu chuẩn Quảng Châu.
2.2 Phương pháp thử nghiệm
2.2.1 Kiểm tra hiệu suất
Tổng kiểm tra chất rắn khô: mẫu trong 105 ℃ thổi khô điều kiện, khối lượng sau khi làm mát trọng lượng không đổi tỷ lệ với mẫu ban đầu
Kiểm tra chất rắn dễ bay hơi (thành phần hữu cơ): mẫu mất khối lượng sau khi đốt trong điều kiện nhiệt độ cao 550 ℃ phần trăm tổng hàm lượng chất rắn khô
Tổng hàm lượng carbon hữu cơ (TOC) Kiểm tra: Kết quả cơ sở khô Sử dụng TOC-L CPH+Mô-đun mẫu rắn SSM-5000A Tổng phân tích carbon hữu cơ
Docking hạt, vật liệu tham chiếu, vật liệu thử nghiệm được thực hiện tương ứng với tổng chất rắn khô, chất rắn dễ bay hơi, tổng carbon hữu cơ và thử nghiệm PH. Sau khi loại bỏ các chất trơ lớn trước khi sử dụng đất ủ, sàng lọc bằng sàng 0,5 cm, cắt vật liệu thử nghiệm (túi nhựa), diện tích bề mặt tối đa không vượt quá 2cm * 2cm. Các mẫu được xử lý tốt xem bản vẽ 2.
Hình 2 Vật liệu tham chiếu, vật liệu thử nghiệm và tiêm chủng sau khi tiền xử lý
Tham khảo các yêu cầu của tiêu chuẩn GB/T19277.1-2025 và GB/T 38082-2019, xem Bảng 2 cho tiền xử lý mẫu và chỉ số, và Bảng 3 cho kết quả kiểm tra mẫu.
Bảng 2 Mẫu xuất hiện và chỉ số
Bảng 3 Kết quả kiểm tra mẫu
2.2.2 Kiểm tra phân compost công nghiệp có kiểm soát
Kiểm tra hiệu suất phân hủy sinh học trong điều kiện ủ công nghiệp hiếu khí dựa trên tiêu chuẩn GB/T19277.1-2025. Nhiệt độ thử nghiệm là 58 ℃ ± 2 ℃, hàm lượng nước của chất tiêm chủng được kiểm soát ở 50%~55%, vật liệu mẫu (hoặc vật liệu tham chiếu) và chất tiêm chủng được trộn với tỷ lệ trọng lượng khô 1: 6, được nạp vào nồi phản ứng. Quá trình thử nghiệm cần phải duy trì sục khí đầy đủ, nồng độ oxy không dưới 6%, trộn thường xuyên. Kiểm tra trống, kiểm tra tỷ lệ và kiểm tra mẫu cần kiểm tra mỗi mẫu 3 mẫu song song, lấy giá trị trung bình. Trong chu kỳ thử nghiệm thường xuyên 45 ngày~6 tháng, cảm biến carbon dioxide hồng ngoại liên tục được sử dụng để kiểm tra định lượng lượng khí thải carbon dioxide của mỗi thùng chứa phân hữu cơ, và tỷ lệ giải phóng carbon dioxide tích lũy và giải phóng lý thuyết carbon dioxide sau khi thử nghiệm được khấu trừ khoảng trống là tỷ lệ phân hủy sinh học.
3 Kết quả và thảo luận
Vật liệu thử nghiệm của thử nghiệm này đạt trạng thái tương đối ổn định trong đường cong tỷ lệ phân hủy sinh học 128 ngày thử nghiệm, chấm dứt thử nghiệm. Theo yêu cầu của GB/T38082-2019, tỷ lệ phân hủy sinh học tương đối của hỗn hợp phải ≥90%. Tỷ lệ phân hủy sinh học tương đối là tỷ lệ phân hủy sinh học mẫu so với tỷ lệ phân hủy sinh học tham gia. Tỷ lệ phân hủy sinh học của vật liệu tham gia thử nghiệm lần này là 89,34%, tỷ lệ phân hủy sinh học của vật liệu thử nghiệm là 81,27%, tỷ lệ phân hủy sinh học tương đối là 90,97%, đáp ứng yêu cầu chỉ số của tỷ lệ phân hủy sinh học tiêu chuẩn. Xem Hình 3 về lượng giải phóng carbon dioxide của vật liệu thử nghiệm và vật liệu tham chiếu cho chu kỳ thử nghiệm và xem Hình 4 về tốc độ phân hủy sinh học.
B5-03=giá trị thông số Ki, (cài 3)
B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)
Thử nghiệm trong phương pháp ủ phânSớmCần chú ý 3 chỉ tiêu:
(1) tỷ lệ phân hủy vật liệu tham chiếu sau 45d là hơn 70%;
(2) Độ lệch tương đối của tỷ lệ phân hủy sinh học của mỗi thùng chứa phân hữu cơ không vượt quá 20% trong quá trình thử nghiệm;
(3) CO250mg~150mg được tạo ra bởi mỗi gram tiêm chủng rắn dễ bay hơi (trung bình) trong thùng chứa trống trong vòng 10d trước khi nuôi cấy. Chỉ có thử nghiệm phù hợp với chỉ tiêu, mới có thể công nhận hiệu quả.
Chu kỳ thử nghiệm tương đối dài, nhiệt độ được duy trì ở 58 ℃, chất tiêm chủng dễ bị mất nước để tạo ra các nút, cần bổ sung nước cất thường xuyên và khuấy thường xuyên để đảm bảo hỗn hợp chất tiêm chủng và vật liệu ở trạng thái ẩm với hàm lượng nước khoảng 50%, có lợi cho vi sinh vật duy trì hoạt động hiệu quả.
Mặc dù thị trường phát hiện suy thoái hiện đang giới thiệu nhiều công nghệ phát hiện nhanh hơn, sử dụng các phương pháp đặc tính vật liệu (như FTIR, DSC, v.v.) để phân tích thành phần tốc độ nhanh. Nhưng một phương tiện đặc tính duy nhất không thể xác định chính xác thành phần của vật liệu/sản phẩm hỗn hợp hoặc xác định xem tỷ lệ phân hủy sinh học có đạt tiêu chuẩn hay không. Kiểm tra bằng phương pháp ủ phânVật liệu đơn hoặc hỗn hợpCác sản phẩm phân hủy sinh học vẫn là một trong những phương pháp có thẩm quyền nhất ở giai đoạn này.
Phương pháp định lượng của phương pháp ủ phân có phương pháp chuẩn độ, phương pháp trọng lượng, sắc ký khí, máy phân tích hồng ngoại liên tục và các phương pháp khác, để giải quyết thời gian thử nghiệm dài, chi phí cao, giá trị nhân tạo và các vấn đề khó khăn khác, nên sử dụng thiết bị thông minh kiểm tra định lượng cảm biến carbon dioxide hồng ngoại liên tục để hoàn thành kiểm tra hiệu suất phân hủy của vật liệu/sản phẩm phân hủy sinh học. Nó có thể nhận ra toàn bộ quá trình giám sát thông minh, kiểm soát nhiệt độ tự động, khuấy thường xuyên, sục khí đầy đủ, tự động đánh giá hiệu quả dữ liệu, khối lượng sản xuất CO2 hàng ngày và dữ liệu tỷ lệ phân hủy của mỗi thùng chứa phân hữu cơ trong quá trình thử nghiệm, biểu đồ đường cong CO2 phát hành và biểu đồ tỷ lệ phân hủy sinh học có thể được xuất trực tiếp để sử dụng trong báo cáo cuối cùng. Giúp nâng cao chất lượng và hiệu quả của dự án kiểm tra phân hủy.
