Testování biologické rozložitelnosti

Pokud již víme, co znamená „biologicky rozložitelný polymer“, a také víme, KDE a za jakých podmínek je biologicky rozložitelný, měli bychom se rovněž zeptat, JAK byla biologická rozložitelnost měřena.

Testovací metody lze rozdělit do dvou skupin – fyzikální metody a respirometrie.

1) Fyzikální metody

Hlavní metodou této kategorie je prosté měření úbytku hmotnosti. Hmotnost polymeru na začátku experimentu se porovnává s hmotností polymeru po určité době ve vybraném prostředí. Hlavní výhodou této metody je možnost jejího použití v přírodních podmínkách. Pomocí této metody však nelze prokázat bioasimilaci a mineralizaci polymeru.1

Mezi další fyzikální metody patří vizuální hodnocení, mikroskopie, spektroskopie atd.

2) Respirometrie

Tyto metody měří spotřebu kyslíku bakteriemi při biologickém rozkladu polymeru nebo množství uvolněného CO2/CH4.1 Výhodou je měření skutečné mineralizace polymeru. Tyto metody lze provádět pouze v laboratoři za použití sofistikovaného vybavení; špatně tedy simulují přírodní podmínky.

Schéma: Fáze biologického rozkladu a srovnání metod používaných pro hodnocení biologické rozložitelnosti. Převzato z cit.1

Nesprávná interpretace měření může vést ke dvěma hlavním omylům:2

  • Prokázání biologické rozložitelnosti na základě fyzikálních měření, ale neprokázání mineralizace.
  • Vytýkat biologicky rozložitelnému polymeru, že není biologicky rozložitelný, ale nebrat v úvahu typ prostředí, pro které byl biologicky rozložitelný polymer původně certifikován.

Určit, zda polymer je či není biologicky odbouratelný, je složité také proto, že při testech se používají rozdílné metody. Již jsme hovořili o velkém počtu environmentálních podmínek a vlastností materiálu, které ovlivňují míru biologické rozložitelnosti. Pokud tyto proměnné nejsou během experimentu řádně korigovány nebo prodiskutovány, nelze výsledky porovnávat s měřeními z jiných laboratoří. Takové výsledky jsou nereprodukovatelné. Proto vědci zavedli standardní metody pro stanovení biologické rozložitelnosti.

Standardní metody a certifikace

Existují 3 standardizované metody:

Metody uvádějící podmínky a postup měření

Metody, které nejen stanovují podmínky, ale také vyhodnocují výsledky - na základě těchto metod lze určit, zda je polymer biologicky odbouratelný, či nikoli

Certifikáty - vyjádření třetích stran

Existuje několik norem ISO, OECD a ASTM. Často se vzájemně překrývají nebo doplňují a poskytují souhrn pravidel, jak měřit biologickou rozložitelnost v různých prostředích. Tyto metody jsou velmi často kritizovány akademiky. I přesto jsou hlavním a dosud nejlepším nástrojem pro legislativu. Přehled platných metod (v roce 2021) je uveden v tabulce 1.

(Standardní) metody pro testování biologické rozložitelnosti se zabývají těmito problémy:1

  • Zdroj mikroorganismů a podmínky – v normalizovaných metodách není dostatečně standardizován, popsán a kontrolován počet proměnných.
  • Tvar a velikost výrobku – většina testů používá polymer ve formě prášku nebo tenkých fólií. Prášek se rozkládá mnohem rychleji než větší předměty (např. lahve); nevíme však, o kolik rychleji.
  • Přísady – konečné produkty obvykle nejsou čistě polymery jednoho druhu. Proto musí být konečné receptury se všemi přísadami testovány jak na biologickou rozložitelnost, tak na toxicitu.
  • Délka trvání testu – krátké testy neposkytují platné informace o rychlosti biologické rozložitelnosti. Biologický rozklad může trvat několik let – pokus provedený během dvou týdnů může vést ke zkresleným informacím. Na druhou stranu laboratorní pokusy probíhají v relativně malých objemech ve srovnání s přirozeným prostředím, kde je výměna živin a metabolitů omezená. Dlouhodobá kultivace špatně napodobuje přírodní podmínky.
  • Korelace mezi laboratorním testem a skutečností – laboratorní pokusy jsou lépe reprodukovatelné, ale extrapolace laboratorních výsledků do přírodního prostředí může být zavádějící.
  • Nedostatečná charakteristika materiálu – biologickou rozložitelnost ovlivňují nejen vnější podmínky, ale i vlastnosti samotného testovaného materiálu.

Momentálně jsou nejvíce akceptované a zřejmě nejspolehlivější certifikáty o biologické rozložitelnosti ty od Vincotte OK. Jako jediné testují kromě biologické rozložitelnosti také toxicitu polymeru.

Teď už víte, jaké jsou výhody měření biologické rozložitelnosti. Seznamte se také s biologickou rozložitelností polymerů skupiny PHA.

Norma Poslední revize Název Prostředí Metoda
ISO 148512019Stanovení konečné aerobní biologické rozložitelnosti plastových materiálů ve vodním prostředí – Metoda měření spotřeby kyslíku v uzavřeném respirometruOdpadní vody a čistírenské kaly (aerobní)Spotřeba O2
ISO 148522018Stanovení konečné aerobní biologické rozložitelnosti plastových materiálů ve vodním prostředí – Metoda analýzy uvolněného oxidu uhličitéhoOdpadní vody a čistírenské kaly (aerobní)Produkce CO2
ISO 139752019Plasty – Stanovení konečné anaerobní biodegradace plastů v systémech řízeného rozkladu kalů – Metoda měření produkce bioplynuOdpadní vody a čistírenské kaly (anaerobní)Produkce CO2 a CH4
ISO 148532016Plasty – Stanovení konečné anaerobní biodegradace plastů ve vodním systému – Metoda měření produkce bioplynuOdpadní vody a čistírenské kaly (anaerobní)Produkce CO2 a CH4
ISO 175562019Plasty – Stanovení konečné aerobní biologické rozložitelnosti plastových materiálů v půdě měřením spotřeby kyslíku v respirometru nebo množství uvolněného oxidu uhličitého.PůdaSpotřeba O2 a produkce CO2

ASTM 5988

(Srovnatelné s ISO 17556)

2018Standardní testovací metoda pro stanovení aerobní biologické rozložitelnosti plastových materiálů v půděPůdaProdukce CO2.
OECD 3072002Aerobní a anaerobní přeměna v půděPůdaEmise CO2 při biodegradaci radioaktivně značených polymerů (14C)
EN 170332018Plasty – Biologicky rozložitelné mulčovací fólie pro použití v zemědělství a zahradnictví – Požadavky a zkušební metodyPůda

NF U 52-001

(Francouzská norma pro mulčovací fólie)

2013Biologicky rozložitelné materiály pro použití v zemědělství a zahradnictví – mulčovací produkty – požadavky a testovací metodyPůda
ISO 196792020Plasty – Stanovení aerobní biodegradace neplovoucích plastů na pomezí mořské vody a sedimentu – Metoda analýzy uvolněného oxidu uhličitéhoMořeProdukce CO2
ISO 224032020Plasty – Hodnocení vnitřní biologické rozložitelnosti materiálů vystavených působení mořského inokula v mezofilních aerobních laboratorních podmínkách – Testovací metody a požadavkyMoře
ISO 188302016Plasty – Stanovení aerobní biodegradace neplovoucích plastů na rozhraní mořské vody a písečného sedimentu – Metoda měření spotřeby kyslíku v uzavřeném respirometruMořeSpotřeba O2
ASTM D79912015Standardní testovací metoda pro stanovení aerobní biodegradace plastů pohřbených v písčitých mořských sedimentech za regulovaných laboratorních podmínekMořeProdukce CO2
ASTM D74732012Standardní testovací metoda pro měření úbytku hmotnosti plastových materiálů v mořském prostředí pomocí inkubace v otevřeném systému akváriaMořeVizuální hodnocení, úbytek hmotnosti
ASTM D66912009Standardní testovací metoda pro stanovení aerobní biodegradace plastových materiálů v mořském prostředí pomocí definovaného mikrobiálního konsorcia nebo přírodního mořského inokulaMořeProdukce CO2
ISO 186062013Obaly a životní prostředí – Ekologická recyklacePrůmyslové kompostování
ISO 170882012Specifikace kompostovatelných plastůPrůmyslové kompostování
ISO 148552012Stanovení konečné aerobní biologické rozložitelnosti plastových materiálů za podmínek řízeného kompostování – Metoda analýzy uvolněného oxidu uhličitéhoPrůmyslové kompostováníProdukce CO2

ASTM D5338

(Srovnatelné s ISO 14855)

2021Standardní testovací metoda pro stanovení aerobní biologické degradace plastových materiálů za řízených kompostovacích podmínek, včetně termofilních teplotPrůmyslové kompostování
ASTM D68682019Standardní specifikace pro označování hotových výrobků, které obsahují plasty a polymery jako povlaky nebo přísady do papíru a jiných substrátů určených k aerobnímu kompostování v komunálních nebo průmyslových zařízeníchPrůmyslové kompostování

ASTM D6400

(Srovnatelné s ISO 17088)

2019Standardní specifikace pro označování plastů určených k aerobnímu kompostování v komunálních nebo průmyslových zařízeníchPrůmyslové kompostování
ASTM D55262018Standardní testovací metoda pro stanovení anaerobní biodegradace plastových materiálů za podmínek zrychleného skládkováníSkládka / bioreaktor
EN 149952006Hodnocení kompostovatelnosti – Testovací schéma a specifikacePrůmyslové kompostování
EN 134322001

Obaly – Požadavky na využití obalů kompostováním

a biologickým rozkladem – Systém testů a hodnotící kritéria pro konečnou přijatelnost obalů

Průmyslové kompostování
EN 140452003

Obaly – Hodnocení rozkladu obalových materiálů v praktických

testech za stanovených podmínek kompostování

KompostováníVizuální hodnocení, úbytek hmotnosti
ISO 159852014Plasty – Stanovení konečné anaerobní biodegradace při podmínkách anaerobní digesce s vysokým obsahem pevných látek – Metoda analýzou uvolněného bioplynuAnaerobníProdukce CO2 a CH4

ASTM D5511

(Srovnatelné s ISO 15985)

2018Standardní testovací metoda pro stanovení anaerobní biodegradace plastových materiálů za podmínek anaerobní digesce s vysokým obsahem pevných látekAnaerobní

NF T 51-800

(Francouzská norma)

2015Plasty – Specifikace plastů vhodných pro domácí kompostováníDomácí kompostování

AS 5810

(Australská norma)

2010Biologicky rozložitelné plasty – Biologicky rozložitelné plasty vhodné pro domácí kompostováníDomácí kompostování

Tabulka 1 – standardní metody pro stanovení biologické rozložitelnosti polymerů

Citace

1 Harrison, J. P., C. Boardman, K. O’Callaghan, et al. Biodegradability standards for carrier bags and plastic films in aquatic environments: a critical review. Royal Society Open Science. 2018, 5(5): 171792. doi: doi:10.1098/rsos.171792.

2 Zumstein, M. T., R. Narayan, H.-P. E. Kohler, et al. Dos and Do Nots When Assessing the Biodegradation of Plastics. Environmental Science & Technology. 2019, 53(17): 9967-9969. doi: 10.1021/acs.est.9b04513.

Cirkulární biotechnologická řešení

Nafigate Corporation, a.s.

© 2022

Na Strži 1702/65, 140 00 Praha 4 – Nusle
IČ: 24166855, DIČ: CZ24166855