เปลือกหอยแบบใช้แล้วทิ้งย่อยสลายได้เร็วแค่ไหนในสภาพแวดล้อมธรรมชาติ

การเข้าใจเรื่องความสามารถในการย่อยสลายของวัสดุเปลือกหอยใช้แล้วทิ้ง

นิยามของความสามารถในการย่อยสลาย: คำศัพท์สำคัญและมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับเปลือกหอยใช้แล้วทิ้ง

เมื่อเราพูดถึงการย่อยสลายได้ทางชีวภาพ เรากำลังพิจารณาอยู่ว่าวัสดุนั้นสามารถสลายตัวเป็นน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และสารอินทรีย์ได้ดีเพียงใด โดยอาศัยจุลินทรีย์ทำงานของมัน คำถามนี้จึงมีความสำคัญโดยเฉพาะกับภาชนะชนิดใช้ครั้งเดียวทิ้ง เช่น กล่องปิดผนึกแบบสองฝาที่คนมักทิ้งหลังรับประทานอาหารกลางวัน เพื่อให้ทราบว่าผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีคุณสมบัติเป็นวัสดุย่อยสลายได้จริงหรือไม่ ผู้ผลิตจำเป็นต้องตรวจสอบตามมาตรฐาน ISO 14855 สำหรับการหมักแบบมีอากาศ หรือ ASTM D6400 สำหรับการนำกลับไปทำปุ๋ยในระดับอุตสาหกรรม ตามเกณฑ์ดังกล่าว วัสดุควรจะสลายตัวได้อย่างน้อย 90 เปอร์เซ็นต์ ภายในระยะเวลาหกเดือน เมื่ออยู่ในสภาวะที่เหมาะสมประมาณ 50 ถึง 60 องศาเซลเซียส และความชื้นสัมพัทธ์อยู่ระหว่าง 50 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ แต่ประเด็นที่ทำให้เรื่องนี้ซับซ้อนขึ้นในทางปฏิบัติคือ ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ที่ระบุว่าย่อยสลายได้มักไม่ได้คำนึงถึงสิ่งที่เกิดขึ้นนอกสภาพแวดล้อมในห้องปฏิบัติการ ปัจจัยในโลกแห่งความเป็นจริง เช่น รูปแบบสภาพอากาศที่คาดเดาไม่ได้ การขาดจุลินทรีย์ที่จำเป็น หรือระดับความชื้นที่ไม่เพียงพอ อาจทำให้กระบวนการสลายตัวช้าลงมาก หรือแม้กระทั่งหยุดชะงักโดยสิ้นเชิง

พอลิเมอร์ชีวภาพที่ใช้กันทั่วไปในบรรจุภัณฑ์แบบฝาพับ: PLA, PBAT, เยื่อจากอ้อย, และแป้งข้าวโพด

พอลิเมอร์ชีวภาพสี่ชนิดที่ครองตลาดการผลิตบรรจุภัณฑ์แบบฝาพับที่ใช้แล้วทิ้ง:

• PLA (โพลีแลคติกแอซิด) : ได้มาจากรำข้าวโพด โดย PLA จะย่อยสลายได้อย่างมีประสิทธิภาพที่อุณหภูมิ 58°C เท่านั้น และต้องอยู่ในสถาน facility การทำปุ๋ยหมักอุตสาหกรรม
• PBAT (พอลิบิวทิลีน อะดิเพต เทเรฟทาเลต) : พอลิเมอร์ที่มาจากน้ำมันปิโตรเลียม ซึ่งสามารถย่อยสลายได้ในกระบวนการทำปุ๋ยหมัก มักถูกผสมกับ PLA เพื่อเพิ่มความยืดหยุ่น
• กากอ้อย : ของเสียเส้นใยที่เกิดขึ้นระหว่างการสกัดน้ำตาล สามารถย่อยสลายได้ภายใน 30–90 วันภายใต้เงื่อนไขการทำปุ๋ยหมักเชิงพาณิชย์
• ส่วนผสมของแป้งข้าวโพด : สูตรผสมที่ต้องการระดับความร้อนและความชื้นเฉพาะเจาะจงเพื่อเริ่มกระบวนการแตกตัว

ถึงแม้ว่าวัสดุเหล่านี้จะทำงานได้ดีในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ แต่ประสิทธิภาพจริงในโลกแห่งความเป็นจริงขึ้นอยู่กับโครงสร้างพื้นฐานในการกำจัดที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น บรรจุภัณฑ์แบบฝาพับจาก PLA อาจคงอยู่ได้นาน 12–24 เดือนในหลุมฝังกลบ เนื่องจากสภาพแวดล้อมที่เย็นและขาดออกซิเจน ซึ่งขัดขวางการย่อยสลายโดยจุลินทรีย์

การย่อยสลายทางอุตสาหกรรมเทียบกับสิ่งแวดล้อมตามธรรมชาติ: ข้อกำหนดที่แท้จริงสำหรับการย่อยสลายของกล่องใส่อาหารแบบใช้แล้วทิ้งคืออะไร

สถานที่ทำปุ๋ยหมักเชิงอุตสาหกรรมที่ดีจะควบคุมสภาพแวดล้อมให้เหมาะสมเพื่อเร่งกระบวนการย่อยสลาย ซึ่งต้องการอุณหภูมิประมาณ 55 ถึง 70 องศาเซลเซียส ความชื้นราว 50 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ และการไหลเวียนของอากาศที่ดีทั่วทั้งระบบ อย่างไรก็ตาม กองปุ๋ยหมักในครัวเรือนหรือดินทั่วไปมักไม่สามารถบรรลุค่าเหล่านี้ได้ ตามการศึกษาที่เผยแพร่เมื่อปีที่แล้ว พบว่าภาชนะพลาสติกที่ทำจาก PLA สามารถย่อยสลายได้ประมาณ 87 เปอร์เซ็นต์ในระบบที่ทำปุ๋ยหมักเชิงอุตสาหกรรม แต่เมื่อวางไว้ในดินสวนทั่วไปเป็นเวลา 18 เดือน กลับย่อยสลายได้เพียง 12 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น สิ่งเดียวกันนี้ก็เกิดกับผลิตภัณฑ์ที่ทำจากของเสียจากอ้อย จึงไม่น่าแปลกใจที่สินค้าหลายรายการที่ติดฉลากว่า "ย่อยสลายได้" จำนวนมากกลับยังคงอยู่โดยไม่สลายตัวเลย เมื่อนำไปทิ้งในธรรมชาติที่ไม่มีอุปกรณ์พิเศษมาควบคุมสภาพแวดล้อมให้มีความสมดุล

อัตราการย่อยสลายของกล่องใส่อาหารในดิน ปุ๋ยหมัก และหลุมฝังกลบ

หลุมฝังกลบส่วนใหญ่สร้างสภาพไร้ออกซิเจน เนื่องจากไม่มีออกซิเจนเพียงพอหรือจุลินทรีย์ที่เหมาะสมในการช่วยย่อยสลายวัสดุตามธรรมชาติ แม้แต่วัสดุที่ระบุว่าสามารถย่อยสลายได้ เช่น ผลิตภัณฑ์ที่ทำจาก PLA, PBAT หรือกากอ้อย ก็อาจคงอยู่เป็นเวลาหลายปีในสภาพแวดล้อมดังกล่าว การศึกษาหลายชิ้นชี้ให้เห็นว่า PLA อาจย่อยสลายได้น้อยกว่า 5 เปอร์เซ็นต์ ภายในระยะเวลาสิบปีเต็ม และรายงานล่าสุดในปี 2022 พบว่ากากอ้อยยังคงโครงสร้างเดิมไว้ประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ หลังจากวางอยู่เพียง 18 เดือนในสภาพที่นักวิจัยเรียกว่า สภาพจำลองหลุมฝังกลบ เมื่อวัสดุอินทรีย์ไม่ได้รับออกซิเจน มันจะเปลี่ยนไปเป็นมีเทนแทนที่จะย่อยสลายกลายเป็นสารที่ปลอดภัย ปัญหานั้นชัดเจน: สิ่งที่ได้รับการรับรองว่าย่อยสลายได้ มักไม่แสดงพฤติกรรมเช่นนั้นเลยเมื่อไปอยู่ในระบบกำจัดขยะทั่วไป ซึ่งเป็นที่ที่ผู้คนส่วนใหญ่ทิ้งขยะของตน

ประสิทธิภาพในระบบนิเวศทางน้ำและทะเล

หีบหอยแบบใช้แล้วทิ้งย่อยสลายในน้ำได้หรือไม่? ผลลัพธ์ในสภาพแวดล้อมน้ำจืดและน้ำเค็ม

ปัญหาของหีบหอยที่ทำจาก PLA และ PBAT คือ พวกมันแทบไม่ย่อยสลายเลยในสภาพแวดล้อมทางน้ำ เนื่องจากวัสดุเหล่านี้ต้องการอุณหภูมิสูงกว่า 60 องศาเซลเซียสเพื่อเริ่มกระบวนการย่อยสลาย แต่อุณหภูมิของทะเลสาบ แม่น้ำ และแม้แต่น้ำในมหาสมุทรส่วนใหญ่มักต่ำกว่า 20 องศาโดยเฉลี่ย ส่งผลให้กระบวนการย่อยสลายช้าลงประมาณสามเท่าของเวลาปกติ การทดสอบบางครั้งที่ดำเนินมาเกิน 30 เดือนในสภาพแวดล้อมทางทะเลแสดงให้เห็นสิ่งที่ค่อนข้างน่าตกใจ กล่าวคือ หีบหอย PLA ยังคงรักษารูปร่างเดิมไว้ถึง 94% หลังจากผ่านไปนานขนาดนั้น ซึ่งนานเกินกว่าข้อกำหนดมาตรฐานการรับรองการย่อยสลายในทะเลได้ โดยทั่วไปจะต้องย่อยสลายหมดภายในหกเดือน ดังนั้นสิ่งนี้บอกเราว่า ในตอนนี้ พลาสติกชีวภาพที่เรียกกันนี้ยังไม่สามารถย่อยสลายตามธรรมชาติในระบบน้ำของเราได้อย่างแท้จริง

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากขยะเปลือกหอยสองชั้นต่อระบบนิเวศทางน้ำและสัตว์ป่า

ชิ้นส่วนเปลือกหอยสองชั้นที่ย่อยสลายบางส่วนสามารถดูดซับมลพิษได้เข้มข้นกว่าน้ำทะเลปกติประมาณ 80 ถึง 120 เท่า ทำให้กลายเป็นตัวนำอันตรายที่กระจายไปตามห่วงโซ่อาหารในมหาสมุทร เต่าทะเลมักเข้าใจผิดว่าเศษพลาสติกเล็กๆ เหล่านี้คือแมงกะพรุนหรือแพลงก์ตอน และนักวิจัยพบเศษพลาสติกเหล่านี้อยู่ในกระเพาะอาหารของเต่าทะเลประมาณ 8 ใน 10 ตัวที่พวกเขาตรวจสอบ รายงานการติดตามข้อมูลล่าสุดแสดงให้เห็นว่าบรรจุภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้มีสัดส่วนประมาณ 18% ของขยะทั้งหมดที่ลอยมาเกยชายฝั่งเขตหนาว ซึ่งเพิ่มขึ้นถึง 7 จุดเมื่อเทียบกับปี 2020 เมื่อไมโครพลาสติกจากเปลือกหอยสองชั้นปะปนเข้ากับตะกอนในมหาสมุทร จะทำให้โครงสร้างทางเคมีเปลี่ยนแปลงไป และลดอัตราการอยู่รอดของปะการังอ่อนเยาว์ลงเกือบสองในสามของชนิดปะการังที่นักวิทยาศาสตร์ศึกษาจนถึงปัจจุบัน ความเสียหายในลักษณะนี้ทำให้ความสามารถในการฟื้นตัวของระบบนิเวศทางทะเลจากการรบกวนต่างๆ ลดลงอย่างรุนแรง

ความท้าทายในการกำจัดของจริงและการจัดการเมื่อหมดอายุการใช้งาน

ช่องว่างระหว่างข้ออ้างอิงในห้องปฏิบัติการกับการกำจัดของจริง: ข้อจำกัดด้านอุณหภูมิ ความชื้น และการเข้าถึงของจุลินทรีย์

เปลือกหอยแบบย่อยสลายได้ทางชีวภาพจะได้รับการรับรองหลังจากผ่านการทดสอบในห้องปฏิบัติการที่อุณหภูมิประมาณ 60 องศาเซลเซียส และความชื้น 60% แต่ผลลัพธ์ในโลกความเป็นจริงกลับเล่าเรื่องราวที่ต่างออกไป ข้อมูลอุตสาหกรรมปี 2023 แสดงให้เห็นว่า สินค้าเหล่านี้มีเพียงไม่ถึง 15 เปอร์เซ็นต์เท่านั้นที่ย่อยสลายได้จริงภายในกรอบเวลาที่ผู้ผลิตโฆษณาไว้ เมื่อนำไปทิ้งในถังขยะทั่วไป ศูนย์บำบัดขยะอินทรีย์ของเมืองส่วนใหญ่ประสบปัญหาในการรักษาระดับอุณหภูมิให้คงที่ตลอดทั้งปี และเมื่อสิ่งเหล่านี้ถูกฝังลึกลงไปในหลุมฝังกลบ ก็จะไม่ได้รับอากาศหรือสัมผัสกับจุลินทรีย์เพียงพอที่จำเป็นต่อกระบวนการย่อยสลาย ความจริงที่น่าตกใจคือ ภาชนะ PLA เหล่านี้อาจคงอยู่ได้นานถึง 18 ถึง 24 เดือนในหลุมฝังกลบ แทนที่จะเป็น 12 สัปดาห์ตามที่บริษัทเคลมไว้บนบรรจุภัณฑ์ มีช่องว่างขนาดใหญ่มากระหว่างสิ่งที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่ควบคุม กับสถานการณ์การกำจัดขยะจริง ซึ่งทำให้ผู้คนตั้งคำถามว่าผลิตภัณฑ์เหล่านี้ช่วยรักษาสิ่งแวดล้อมจริงหรือไม่

การรีไซเคิล โครงสร้างพื้นฐานสำหรับการหมักปุ๋ยอินทรีย์ และการปล่อยเปลือกหอยแบบใช้แล้วทิ้งสู่สิ่งแวดล้อมโดยไม่ได้ตั้งใจ

เมืองเพียงสิบสองเปอร์เซ็นต์ของสหรัฐอเมริกาเท่านั้นที่รับเปลือกหอยแบบย่อยสลายได้ผ่านโปรแกรมเก็บขยะริมทางตามปกติ ในขณะที่ศูนย์รีไซเคิลน้อยกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์ที่มีความสามารถในการจัดการภาชนะชีวภาพหลายชั้นเหล่านี้ เนื่องจากช่องว่างในระบบของเรา ประมาณหกสิบสามเปอร์เซ็นต์ของสิ่งที่ถูกติดป้ายว่า "ย่อยสลายได้" จึงจบลงด้วยการอยู่ในหลุมฝังกลบหรือลอยอยู่ตามทางน้ำ วัสดุเหล่านี้ยังคงอยู่เหมือนพลาสติกทั่วไปเมื่อไม่ได้รับออกซิเจนเพียงพอ การมองไปทั่วภูมิภาคเอเชียแปซิฟิกก็แสดงให้เห็นสิ่งที่คล้ายกันเกิดขึ้นที่นั่นเช่นกัน พื้นที่ชายฝั่งกำลังประสบกับการสะสมของภาชนะแบบเปลือกหอยเหล่านี้เพิ่มขึ้นประมาณสามสิบเปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับอัตราที่คาดไว้จากการทดสอบในห้องปฏิบัติการ ทำไม? ส่วนใหญ่เพราะผู้คนไม่ได้แยกขยะอย่างถูกต้อง และยังมีสถานที่ทำปุ๋ยหมักไม่เพียงพอ ข้อสรุปยังคงชัดเจนอยู่ดี: เว้นแต่เราจะจัดการโครงสร้างพื้นฐานของเราให้เรียบร้อยก่อน เจตนาดีทั้งหมดที่อยู่เบื้องหลังการออกแบบบรรจุภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้จะไม่มีความหมายมากนัก หากสุดท้ายแล้วมันยังคงกลายเป็นมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมของเราต่อไปอีกหลายปี