پوسته‌های یکبارمصرف صدفی شکل چقدر سریع در محیط‌های طبیعی تجزیه زیستی می‌شوند؟

درک قابلیت تجزیه زیستی مواد پوسته‌های یکبارمصرف

تعریف تجزیه‌پذیری زیستی: اصطلاحات کلیدی و استانداردهای صنعتی برای پوسته‌های یکبارمصرف

وقتی در مورد تجزیه‌پذیری بیولوژیکی صحبت می‌کنیم، در واقع به این موضوع می‌پردازیم که یک ماده تا چه حد می‌تواند به آب، دی‌اکسید کربن و مواد آلی تجزیه شود، همه این‌ها بخاطر فعالیت میکروب‌هاست. این سؤال به ویژه در مورد ظرف‌های یک‌بارمصرفی که مردم پس از ناهار دور می‌اندازند، اهمیت زیادی پیدا می‌کند. برای اینکه مشخص شود آیا این محصولات واقعاً قابلیت تجزیه بیولوژیکی دارند یا خیر، تولیدکنندگان باید استاندارد ISO 14855 را برای کمپوست‌کردن هوازی یا ASTM D6400 را برای قابلیت کمپوست‌شدن صنعتی رعایت کنند. طبق این دستورالعمل‌ها، مواد باید در شرایط ایده‌آل با دمای حدود ۵۰ تا ۶۰ درجه سانتی‌گراد و رطوبت بین ۵۰ تا ۶۰ درصد، حداکثر در مدت شش ماه حداقل ۹۰ درصد تجزیه شوند. اما در عمل اینجاست که موضوع دچار پیچیدگی می‌شود. اکثر محصولاتی که به عنوان قابل تجزیه بیولوژیکی برچسب‌گذاری شده‌اند، اتفاقی را در نظر نمی‌گیرند که در خارج از محیط آزمایشگاه رخ می‌دهد. عوامل دنیای واقعی مانند الگوهای غیرقابل پیش‌بینی آب‌وهوایی، کمبود میکروب‌های مناسب و سطح ناکافی رطوبت می‌توانند فرآیند تجزیه را به شدت کند یا حتی کاملاً متوقف کنند.

پلیمرهای زیستی رایج در بسته‌بندی صدفی: PLA، PBAT، باگاس نیشکر و نشاسته ذرت

چهار پلیمر زیستی سهم عمده‌ای در تولید بسته‌بندی‌های یکبارمصرف صدفی دارند:

• PLA (اسید پلی لاکتیک) : که از نشاسته ذرت تهیه می‌شود، PLA تنها در شرایط کمپوست صنعتی و در دمای ۵۸ درجه سانتی‌گراد به‌طور مؤثر تجزیه می‌شود.
• PBAT (پلی‌بوتیلن آدیپات ترفتالات) : یک پلیمر نفتی قابل کمپوست است؛ معمولاً با PLA مخلوط می‌شود تا انعطاف‌پذیری آن افزایش یابد.
• الیاف زاید نیشکر : یک محصول جانبی الیافی از فرآیند استخراج شکر است که در شرایط کمپوست تجاری طی ۳۰ تا ۹۰ روز تجزیه می‌شود.
• ترکیب‌های نشاسته ذرت : فرمولاسیون‌های ترکیبی که برای شروع تخریب به سطوح خاصی از حرارت و رطوبت نیاز دارند.

اگرچه این مواد در آزمایش‌های آزمایشگاهی عملکرد خوبی دارند، اما اثربخشی آن‌ها در دنیای واقعی به زیرساخت‌های مناسب دفع وابسته است. به عنوان مثال، بسته‌بندی‌های صدفی از نوع PLA در محل‌های دفن زباله به دلیل شرایط سرد و فقیر از اکسیژن که تجزیه میکروبی را مهار می‌کند، ممکن است تا ۱۲ تا ۲۴ ماه دوام داشته باشند.

کمپوست صنعتی در مقابل محیط‌های طبیعی: پوسته‌های یک‌بار مصرف برای تجزیه شدن واقعاً به چه شرایطی نیاز دارند؟

بهترین مراکز کمپوست‌سازی صنعتی شرایط را دقیقاً مناسب نگه می‌دارند تا تجزیه به سرعت انجام شود. آن‌ها به حدود ۵۵ تا ۷۰ درجه سانتی‌گراد، رطوبت حدود ۵۰ تا ۶۰ درصد و گردش هواي خوب در سراسر سیستم نیاز دارند. با این حال، معمولاً انباشت‌های کمپوست حیاط خانه یا خاک معمولی به این مقادیر نمی‌رسند. بر اساس تحقیقات منتشر شده سال گذشته، ظروف پلاستیکی ساخته شده از PLA در سیستم‌های کمپوست صنعتی حدود ۸۷ درصد تجزیه شدند، در حالی که در خاک معمولی باغ در مدت ۱۸ ماه تنها ۱۲ درصد آن تجزیه شد. همین موضوع در مورد محصولات ساخته شده از ضایعات نیشکر نیز صدق می‌کند. بنابراین تعجبی ندارد که بسیاری از اقلامی که با برچسب "قابل کمپوست شدن" عرضه می‌شوند، پس از ریخته شدن در طبیعت و در جایی که تجهیزات پیشرفته‌ای برای حفظ تعادل وجود ندارد، برای همیشه در محیط باقی بمانند.

نرخ تجزیه بیولوژیکی پوسته‌های صدفی در خاک، کمپوست و محل‌های دفن زباله

اکثر محل‌های دفن زباله شرایط بی‌هوازی ایجاد می‌کنند، زیرا اکسیژن کافی یا ترکیب مناسب میکروب‌هایی که به تجزیه طبیعی مواد کمک می‌کنند را ندارند. حتی اقلامی که به عنوان قابل تجزیه در نظر گرفته می‌شوند، مانند آنهایی که از PLA، PBAT یا الیاف کاه نیشکر ساخته شده‌اند، ممکن است سال‌ها در این محیط‌ها باقی بمانند. مطالعات نشان می‌دهند که PLA ممکن است در طول ده سال کامل تنها کمتر از ۵ درصد تجزیه شود. گزارش اخیر سال ۲۰۲۲ نشان داد که الیاف کاه نیشکر پس از تنها ۱۸ ماه در شرایط شبیه‌سازی‌شده دفن زباله که توسط محققان تعریف شده بود، هنوز حدود ۷۰ درصد از ساختار اولیه خود را حفظ کرده بود. وقتی مواد آلی اکسیژن نمی‌گیرند، به جای تبدیل شدن به مواد بی‌خطر، متان تولید می‌کنند. مشکل واضح است: آنچه به عنوان قابل کمپوست شناسایی می‌شود، اغلب پس از ورود به سیستم‌های معمولی دفع زباله — جایی که اکثر مردم پسماند خود را دور می‌ریزند — اصلاً به همان شکل رفتار نمی‌کند.

عملکرد در اکوسیستم‌های آبی و دریایی

آیا صدف‌های یک‌بار مصرف در آب تجزیه زیستی می‌شوند؟ نتایج در محیط‌های آب شیرین و دریایی

مشکل صدف‌های ساخته‌شده از PLA و PBAT این است که در محیط‌های آبی تقریباً اصلاً تجزیه نمی‌شوند. برای اینکه این مواد واقعاً شروع به تجزیه کنند، به دماهای بالاتر از ۶۰ درجه سانتی‌گراد نیاز دارند، اما بیشتر دریاچه‌ها، رودخانه‌ها و حتی آب‌های اقیانوس در حالت متوسط بسیار پایین‌تر از ۲۰ درجه نگه داشته می‌شوند. این بدین معناست که فرآیند تجزیه حدود سه برابر بیشتر از حالت عادی طول می‌کشد. برخی آزمایش‌ها که بیش از ۳۰ ماه در شرایط دریایی انجام شدند، چیزی شگفت‌آور نشان دادند. صدف‌های PLA پس از تمام این مدت همچنان حدود ۹۴٪ از شکل اولیه خود را حفظ کرده بودند، که بسیار بیشتر از حد مورد نیاز برای استانداردهای گواهی تجزیه‌پذیری دریایی است که معمولاً تجزیه کامل را در عرض شش ماه می‌طلبد. بنابراین، اساساً این یافته نشان می‌دهد که در حال حاضر این پلاستیک‌های ادعایی زیستی، در مورد تجزیه طبیعی در سیستم‌های آبی ما عملکرد مناسبی ندارند.

تأثیر زیست‌محیطی ضایعات صدف‌ها بر اکوسیستم‌های آبی و حیات وحش

قطعات به‌طور ناقص تجزیه‌شده صدف، مواد مضر را در حدود ۸۰ تا ۱۲۰ برابر غلظت موجود در آب دریای معمولی جذب می‌کنند و این امر آن‌ها را به حاملان خطرناک در طول زنجیره غذایی اقیانوس تبدیل می‌کند. لاک‌پشت‌های دریایی اغلب این ذرات ریز پلاستیکی را اشتباهی به جای میدی یا پلانکتون می‌شناسند و محققان آن‌ها را در دواخال حدود ۸ از هر ۱۰ لاک‌پشت دریایی که بررسی کرده‌اند، یافته‌اند. آخرین گزارش‌های پایش نشان می‌دهد بسته‌بندی‌های زیست‌تخریب‌پذیر اکنون حدود ۱۸ درصد از کل زباله‌هایی را تشکیل می‌دهند که به سواحل معتدل می‌رسند که این رقم در واقع ۷ درصد بالاتر از سال ۲۰۲۰ است. هنگامی که ریزپلاستیک‌های ناشی از صدف‌ها با رسوبات اقیانوس مخلوط می‌شوند، ترکیب شیمیایی آن‌ها تغییر می‌کند و بقای بچه مرجان‌ها را در نزدیک به دو سوم گونه‌های صخره‌ای که تاکنون مورد بررسی قرار گرفته‌اند، کاهش می‌دهند. این نوع آسیب به شدت توانایی اکوسیستم‌های دریایی برای بهبود پس از اختلالات را تضعیف می‌کند.

چالش‌های دفع در دنیای واقعی و مدیریت پایان عمر

شکاف بین ادعاهای آزمایشگاهی و دفع در دنیای واقعی: محدودیت‌های دما، رطوبت و دسترسی میکروبی

پوسته‌های قابل تجزیه زیستی پس از گذراندن آزمون‌ها در آزمایشگاه‌هایی که دمای آن‌ها به حدود ۶۰ درجه سانتی‌گراد و رطوبت ۶۰ درصد می‌رسد، گواهی دریافت می‌کنند. اما نتایج دنیای واقعی داستان دیگری را روایت می‌کند. اعداد صنعتی سال ۲۰۲۳ نشان می‌دهد کمتر از ۱۵ درصد از این محصولات در بازه‌های زمانی تعهد شده توسط تولیدکنندگان، هنگام ریخته شدن در زباله‌های معمولی، به واقع تجزیه می‌شوند. بیشتر تأسیسات شهری کمپوست با حفظ دمای پایدار در طول سال دچار مشکل هستند. و وقتی این اقلام عمیقاً در دفن‌های محلی مدفون می‌شوند، هوا یا تماس کافی با میکروب‌های لازم برای تجزیه را دریافت نمی‌کنند. واقعیت بسیار شوکه‌کننده است: این ظرف‌های PLA ممکن است به جای ۱۲ هفته‌ای که شرکت‌ها روی بسته‌بندی ادعای دارند، بین ۱۸ تا ۲۴ ماه کامل در محل‌های دفن زباله باقی بمانند. فقط یک تفاوت بزرگ بین آنچه در محیط‌های کنترل‌شده اتفاق می‌افتد و شرایط واقعی دفع زباله وجود دارد که باعث می‌شود مردم در مورد اینکه آیا این محصولات واقعاً به محیط زیست کمک می‌کنند یا نه، شک کنند.

بازیافت، زیرساخت کمپوست و رهاسازی ناخواسته محیطی پوسته‌های یکبارمصرف

فقط دوازده درصد از شهرهای آمریکا صدف‌های قابل تجزیه را از طریق برنامه‌های معمول جمع‌آوری در محل پذیرش می‌کنند، در حالی که کمتر از یک درصد مراکز بازیافت قادر به پردازش ظروف چندلایه بیوپلاستیکی هستند. به دلیل این شکاف در سیستم‌های ما، حدود شصت و سه درصد از موادی که به عنوان "قابل تجزیه" برچسب‌گذاری شده‌اند، در نهایت یا در محل‌های دفن زباله جمع می‌شوند یا در مسیرهای آبی شناور می‌شوند. این مواد همانند پلاستیک معمولی می‌مانند، به شرطی که اکسیژن کافی دریافت نکنند. بررسی وضعیت منطقه آسیا و اقیانوسیه چیزی مشابه را نشان می‌دهد. مناطق ساحلی شاهد انباشت کامل این ظروف صدفی با نرخی حدود سی درصد بالاتر از آنچه آزمایش‌های آزمایشگاهی پیش‌بینی کرده‌اند، هستند. چرا؟ عمدتاً به این دلیل که مردم زباله‌های خود را به درستی جداسازی نمی‌کنند و تعداد کافی از مکان‌هایی که دسترسی به کمپوست کردن دارند وجود ندارد. نتیجه نهایی همچنان واضح است: مگر اینکه ابتدا زیرساخت‌های ما را به درستی مدیریت کنیم، تمام قصدیهای خوب پشت طراحی بسته‌بندی‌های قابل تجزیه بی‌معنا خواهد بود اگر این مواد همچنان به مدت سال‌ها محیط زیست ما را آلوده کنند.