ما مدى سرعة تحلل الصناديق القابلة للاستخدام مرة واحدة في البيئات الطبيعية؟

فهم قابلية التحلل البيولوجي لمواد الأغلفة المستعملة لمرة واحدة

تعريف قابلية التحلل البيولوجي: المصطلحات الأساسية والمعايير الصناعية للأغلفة المستعملة لمرة واحدة

عندما نتحدث عن القابلية للتحلل البيولوجي، فإننا في الأساس ننظر إلى مدى قدرة المادة على التحلل إلى ماء وثاني أكسيد الكربون والمواد العضوية بفضل نشاط الكائنات الحية الدقيقة. ويصبح السؤال أكثر صلة خاصة بالنسبة لتلك العبوات الأحادية الاستخدام التي يُلقي بها الناس بعد تناول الغداء. لمعرفة ما إذا كانت هذه المنتجات مؤهلة فعلاً كمواد قابلة للتحلل البيولوجي، يجب على المصنّعين الالتزام إما بالمعيار ISO 14855 الخاص بالتخمير الهوائي أو ASTM D6400 الخاص بالإمكانية الصناعية للتخمر. ووفقاً لهذه الإرشادات، ينبغي أن تتحلل المواد بنسبة لا تقل عن 90 بالمئة خلال ستة أشهر عندما تكون في ظروف مثالية تتراوح فيها درجة الحرارة بين 50 و60 درجة مئوية، مع مستويات رطوبة تتراوح بشكل مشابه بين 50 و60 بالمئة. ولكن هنا تكمن الصعوبة في التطبيق العملي. فمعظم المنتجات المعلمة على أنها قابلة للتحلل البيولوجي لا تأخذ في الاعتبار ما يحدث خارج بيئات المختبر. ويمكن أن تؤدي عوامل واقعية مثل أنماط الطقس غير المتوقعة، ونقص الكائنات الحية الدقيقة المناسبة، ومستويات الرطوبة غير الكافية إلى إبطاء عملية التحلل بشكل كبير أو حتى إيقافها تماماً.

البوليمرات الحيوية الشائعة المستخدمة في التغليف الصدفي: PLA، PBAT، قش السكر، والنشا

أربع بوليمرات حيوية تهيمن على إنتاج الأغلفة الصدفية ذات الاستخدام الواحد:

• PLA (حمض البولي لاكتيك) : مصدره نشا الذرة، ويتحلل بشكل فعال فقط عند درجة حرارة 58°م في منشآت التسميد الصناعي.
• PBAT (بولي بوتيلين أدبيبيت تيريفثالات) : بوليمر مصنوع من النفط قابل للتحلل العضوي؛ ويُخلط عادة مع PLA لتحسين المرونة.
• قش السكر : مخلفات ليفية ناتجة عن استخلاص السكر، وتتفكك خلال 30–90 يومًا تحت ظروف التسميد التجاري.
• خليط النشا : تركيبات هجينة تتطلب مستويات محددة من الحرارة والرطوبة لبدء عملية التفتت.

بينما تؤدي هذه المواد أداءً جيدًا في الاختبارات المعملية، فإن فعاليتها في العالم الواقعي تعتمد على البنية التحتية المناسبة للتخلص منها. على سبيل المثال، يمكن أن تظل أغلفة PLA قائمة لمدة 12–24 شهرًا في المكبات بسبب الظروف الباردة وقليلة الأكسجين التي تمنع تحلل الكائنات الدقيقة.

السماد الصناعي مقابل البيئات الطبيعية: ما الظروف التي تحتاجها حقًا عبوات المحار القابلة للتصرف للتحلل؟

تحافظ أفضل مواقع التسميد الصناعي على الظروف المثالية لحدوث التحلل بسرعة. فهي تحتاج إلى درجة حرارة تتراوح بين 55 و70 مئوية، ورطوبة تبلغ حوالي 50 إلى 60 بالمئة، وتوفير تهوية جيدة باستمرار. لكن أكوام السماد المنزلية أو التربة العادية لا تصل عادةً إلى هذه المستويات. وفقًا لبحث نُشر العام الماضي، تحللت الحاويات البلاستيكية المصنوعة من مادة PLA بنسبة 87 بالمئة في أنظمة التسميد الصناعي، بينما لم تحقق سوى 12 بالمئة من التحلل عند تركها في تربة حديقة عادية لمدة 18 شهرًا. وينطبق الأمر نفسه على المنتجات المصنوعة من مخلفات قصب السكر. لذلك ليس من المستغرب أن العديد من العناصر الموسومة بـ"قابلة للتحلل" تظل موجودة إلى الأبد بمجرد رميها في الطبيعة حيث لا توجد معدات متقدمة تحافظ على التوازن المطلوب.

معدلات التحلل الحيوي لعبوات المحار في التربة والتسميد والمكبات

تُعد معظم مكبات النفايات ظروفًا لا هوائية لأنها لا تحتوي على كمية كافية من الأكسجين أو المزيج المناسب من الكائنات الدقيقة التي تساعد في التحلل الطبيعي للأشياء. حتى العناصر المصنفة على أنها قابلة للتحلل البيولوجي، مثل تلك المصنوعة من PLA أو PBAT أو قش قصب السكر، يمكن أن تبقى لسنوات في هذه البيئات. تشير الدراسات إلى أن مادة PLA قد تتحلل بنسبة أقل من 5 بالمئة فقط على مدى عشر سنوات كاملة. ووجد تقرير حديث صادر عام 2022 أن قش قصب السكر حافظ على نحو 70 بالمئة من هيكله الأصلي بعد 18 شهرًا فقط من التواجد في ظروف شبيهة بتلك الموجودة في مكبات النفايات كما وصفها الباحثون. عندما لا تحصل المواد العضوية على الأكسجين، فإنها تتحول إلى غاز الميثان بدلًا من التحلل إلى مواد آمنة. المشكلة واضحة: ما يُعتمد على أنه قابل للتحلل البيولوجي غالبًا لا يتصرف بهذه الطريقة فعليًا بمجرد وصوله إلى أنظمة التخلص اليومية من النفايات، حيث يرمي معظم الناس نفاياتهم.

الأداء في النظم البيئية المائية والبحرية

هل تتحلل الصناديق القابلة للاستخدام مرة واحدة في الماء؟ النتائج في البيئات العذبة والبحرية

المشكلة في الصناديق المصنوعة من مادة PLA وPBAT هي أنها لا تتفكك بشكل كبير في البيئات المائية. فلتفكيك هذه المواد بشكل حقيقي، فإنها تحتاج إلى درجات حرارة تزيد عن 60 درجة مئوية، لكن معظم البحيرات والأنهار وحتى مياه المحيط تبقى دون 20 درجة في المتوسط. وهذا يعني أن عملية التحلل تتباطأ بثلاث مرات تقريبًا عما لو كانت في ظروف مناسبة. وأظهرت بعض الاختبارات التي استمرت أكثر من 30 شهرًا في ظروف بحرية أمرًا صادمًا إلى حد ما. فقد حافظت عبوات PLA على نحو 94٪ من شكلها الأصلي بعد كل هذا الوقت، وهي نسبة تفوق بكثير المتطلبات القياسية لشهادة التحلل البيولوجي في البيئة البحرية، والتي تنص عادةً على التحلل الكامل خلال ستة أشهر. إذًا، باختصار، ما تخبرنا به هذه النتائج هو أنه حاليًا، هذه البلاستيك الحيوية المزعومة ليست فعّالة من حيث القدرة على التحلل الطبيعي في نُظمنا المائية.

التأثير البيئي لفضلات العبوات البلاستيكية على النظم البيئية المائية والحياة البرية

تمتص قطع العبوات البلاستيكية المتفككة جزئياً الملوثات بتركيز يتراوح بين 80 إلى 120 ضعفاً مقارنة بتلك الموجودة في مياه البحر العادية، ما يجعلها ناقلات خطرة عبر السلسلة الغذائية للمحيط. غالباً ما تخطئ السلاحف البحرية هذه القطع الصغيرة من البلاستيك فتأخذها على أنها قناديل أو عوالق، وقد اكتشف الباحثون وجودها داخل معدة حوالي 8 من أصل 10 سلاحف بحرية تم فحصها. تُظهر أحدث تقارير الرصد أن التغليف القابل للتحلل يشكل حالياً نحو 18% من إجمالي القمامة التي يتم طرحها على السواحل المعتدلة، وهي نسبة أعلى بـ7 نقاط مما كانت عليه في عام 2020. وعندما تمتزج المجهرية الناتجة عن العبوات البلاستيكية مع رواسب المحيط، فإنها تغيّر التركيب الكيميائي وتقلل من معدلات بقاء المرجان الصغير لأكثر من ثلثي أنواع الشعاب المرجانية التي درسها العلماء حتى الآن. هذا النوع من الضرر يقوّض بشكل خطير قدرة النظم البيئية البحرية على التعافي من الاضطرابات.

تحديات التخلص من العالم الواقعي وإدارة مرحلة نهاية العمر الافتراضي

الفجوات بين الادعاءات المعملية والتخلص في العالم الواقعي: قيود درجة الحرارة والرطوبة والوصول الميكروبي

تحصل الأغلفة القابلة للتحلل على الشهادات بعد اجتيازها اختبارات في مختبرات تصل فيها درجات الحرارة إلى حوالي 60 درجة مئوية مع رطوبة نسبتها 60٪. لكن النتائج في العالم الحقيقي تروي قصة مختلفة. تُظهر الأرقام الصناعية لعام 2023 أن أقل من 15 بالمئة منها تنحل فعلاً ضمن الإطارات الزمنية التي تعد بها الشركات المصنعة عند التخلص منها في القمامة العادية. تعاني معظم مرافق التسميد الحضرية من صعوبة في الحفاظ على درجات حرارة مستقرة طوال العام. وعندما تُدفن هذه المواد بعمق داخل المكبات، لا تتلقى ما يكفي من الهواء أو التلامس مع الكائنات الدقيقة الضرورية للتحلل. والواقع مذهل إلى حدٍ ما: يمكن أن تظل عبوات الـPLA موجودة من 18 إلى 24 شهراً كاملة في المكبات، بدلاً من 12 أسبوعاً التي تدّعيها الشركات على العبوات. هناك ببساطة فرق هائل بين ما يحدث في البيئات الخاضعة للتحكم مقابل ظروف التخلص الفعلية، مما يجعل الناس يتساءلون عما إذا كانت هذه المنتجات تساعد البيئة حقاً أم لا.

إعادة تدوير البنية التحتية للتسميد وإطلاق غير مقصود للقشرة المستخدمة مرة واحدة في البيئة

لا تزيد نسبة المدن الأمريكية التي تتبنى صناديق التقطيع القابلة للتحلل عن اثني عشر بالمئة من خلال برامج الجمع العادية من الأرصفة، في حين أن أقل من واحد بالمئة من مراكز إعادة التدوير لديها القدرة على التعامل مع تلك الحاويات متعددة الطبقات المصنوعة من البلاستيك الحيوي. ونتيجةً لهذا الفجوة في أنظمتنا، فإن نحو ثلاثة وستين بالمئة مما يُصنف على أنه "قابل للتحلل البيولوجي" ينتهي به المطاف إما في المكبات أو يطفو في المجاري المائية. فهذه المواد تبقى عالقة مثل البلاستيك العادي تمامًا عندما لا تحصل على كمية كافية من الأكسجين. ويُظهر التحديق في منطقة آسيا والمحيط الهادئ شيئًا مشابهًا يحدث هناك أيضًا. إذ تشهد المناطق الساحلية تراكمًا كثيفًا لهذه الحاويات الصدفية بمعدلات أعلى بنسبة ثلاثين بالمئة تقريبًا مما تشير إليه الاختبارات المعملية. ولماذا؟ بالأساس بسبب عدم قيام الناس بفرز نفاياتهم بشكل صحيح، وعدم توفر أماكن كافية لعمليات التسميد. وتظل النتيجة النهائية واضحة جدًا: ما لم نُصلح أولاً بنايتنا التحتية، فلن تُحدث جميع النوايا الحسنة الكامنة وراء تصميم عبوات قابلة للتحلل البيولوجي فرقًا كبيرًا إذا كانت هذه العبوات ستستمر في تلويث بيئتنا لسنوات قادمة.