Biodegradation Experiments of Polymeric Materials: Monitoring and Analysis

Abstract: Plastskräp har blivit ett global problem på grund av nedskräpning och otillräcklig avfallshantering. Användning av biologiskt nedbrytbart material kan underlätta problemet, även om det inte är en universallösning. Produkter gjorda av biologiskt nedbrytbart material skall ändå till avfallshantering eftersom nedbrytningen kan vara långvarig och variera mycket beroende av omgivningen. Därmed är användningen av biologiskt nedbrytbart material endast berättigat då det är svårt att samla in materialet eller avskilja det från organiskt material. Studiens mål var att undersöka biologiskt nedbrytbara material som kan användas i produkter som fungerar under många olika driftsförhållanden och inte kan återställas efter användning. I den litterära delen av denna studie definieras nedbrytning genom egenskaper och förhållanden som påverkar nedbrytningsprocessen. Nedbrytning av polyestrar och cellulosa och de standardprocessarna som används i nedbrytningsexperimenten betraktades. Standardprocesserna för nedbrytning studerades för att få en klarare inblick i den eftertraktade nedbrytningsgraden och de standardiserade förhållandena för nedbrytningen i olika miljöer. En sammanfattning av olika nedbrytningsexperiment och analysmetoder är också inkluderade för att försäkra att experimenten som utfördes är både giltiga och jämförbara med andra forskningsresultat inom fältet. I detta forskningsprojekt utfördes nedbrytningsexperiment i färskvatten- och hemkompostmiljöer. Målet med projektet var att bedöma ifall materialen kunde brytas ned i ett brett spektrum av miljöer, ifall de var mindre skadliga för naturen än konventionella material som används av dagens industri och för att uppskatta nedbrytningstakten. Nedbrytningstiden var 140 dagar och experimentet utfördes med 10 olika material: betecknade som A-J. Materialen analyserades 8 gånger under nedbrytningsperioden förutom materialen I och J som analyserades en gång efter 140 dagar. Materialen analyserades mekaniskt, strukturellt och termiskt med hjälp av dragprovning, FTIR och DSC. Provernas viktförändring bestämdes också. Nedbrytning observerades visuellt från provernas yta och genom mekaniska prover. Materialen som placerades i hemkomposten visade klara tecken på nedbrytning då färgen hade förändrats och förstärkningsfibrerna hade blivit synliga. Materialen som placerats i hemkompostmiljö visade också klara tecken på tillväxt av mikroorganismer och biomassa som uppstått på ytan av materialen. Sammanfattningsvist, visade materialen B, C och G de mest lovande resultaten med klara tecken på biologisk nedbrytning och de hade en snabbare nedbrytningstakt än de andra materialen som undersöktes. Material D visade klara tecken på biologisk nedbrytning på ytan men dess nedbrytningstakt var uppskattad att vara mycket långsammare. Därmed rekommenderas det att använda material A, B, D och G istället för konventionella icke biologiskt nedbrytbara material. Dessa material har potential att sänka den negativa inverkan och de långsiktiga riskerna av plastskräp för miljön.