Túi đóng gói dùng một lần phân hủy sinh học nhanh như thế nào trong môi trường tự nhiên?

Hiểu rõ về khả năng sinh học phân hủy của vật liệu tấm đậy dùng một lần

Định nghĩa về khả năng sinh học phân hủy: Các thuật ngữ chính và tiêu chuẩn ngành cho tấm đậy dùng một lần

Khi nói về khả năng phân hủy sinh học, chúng ta đang xem xét mức độ mà một vật liệu có thể phân tách thành nước, khí carbon dioxide và chất hữu cơ nhờ vào hoạt động của các vi sinh vật. Vấn đề này trở nên đặc biệt quan trọng đối với những hộp đựng dạng nắp gập dùng một lần mà mọi người thường vứt đi sau bữa trưa. Để xác định liệu các sản phẩm này thực sự có đủ điều kiện được coi là phân hủy sinh học hay không, các nhà sản xuất cần phải đáp ứng tiêu chuẩn ISO 14855 về ủ hiếu khí hoặc ASTM D6400 về khả năng ủ công nghiệp. Theo các hướng dẫn này, vật liệu cần phân hủy ít nhất 90 phần trăm trong vòng sáu tháng khi được giữ trong điều kiện lý tưởng ở nhiệt độ khoảng 50 đến 60 độ C và độ ẩm duy trì ở mức tương tự từ 50 đến 60 phần trăm. Tuy nhiên, đây chính là điểm khiến vấn đề trở nên phức tạp trong thực tế. Hầu hết các sản phẩm được ghi nhãn là phân hủy sinh học không tính đến những gì xảy ra bên ngoài môi trường phòng thí nghiệm. Các yếu tố thực tế như thời tiết thất thường, thiếu vi sinh vật phù hợp và mức độ ẩm không đủ có thể làm chậm đáng kể hoặc thậm chí ngăn chặn hoàn toàn quá trình phân hủy.

Các loại Biopolymer Phổ biến Được Sử dụng trong Bao bì Đựng Loại Nắp Gập: PLA, PBAT, Bã Mía, và Tinh bột Ngô

Bốn loại biopolymer chi phối sản xuất bao bì nắp gập dùng một lần:

• PLA (Axit Polylactic) : Có nguồn gốc từ tinh bột ngô, PLA chỉ phân hủy hiệu quả ở nhiệt độ 58°C tại các cơ sở ủ phân công nghiệp.
• PBAT (polybutylene adipate terephthalate) : Một polymer có nguồn gốc từ dầu mỏ nhưng có thể phân hủy được; thường được pha trộn với PLA để tăng độ linh hoạt.
• Bã mía : Một phụ phẩm dạng sợi từ quá trình chiết xuất đường, chất này phân hủy trong vòng 30–90 ngày trong điều kiện ủ phân thương mại.
• Hỗn hợp tinh bột ngô : Các công thức lai cần mức nhiệt và độ ẩm cụ thể để bắt đầu quá trình phân rã.

Mặc dù những vật liệu này hoạt động tốt trong các bài kiểm tra phòng thí nghiệm, hiệu quả thực tế của chúng phụ thuộc vào cơ sở hạ tầng xử lý thải bỏ phù hợp. Ví dụ, các hộp đựng PLA có thể tồn tại từ 12–24 tháng trong các bãi chôn lấp do điều kiện lạnh, thiếu oxy làm ức chế quá trình phân hủy sinh học.

Ủ công nghiệp so với môi trường tự nhiên: Những điều kiện nào thực sự cần thiết để hộp đựng dạng kẹp phân hủy được?

Các cơ sở ủ công nghiệp tốt nhất duy trì điều kiện lý tưởng để quá trình phân hủy diễn ra nhanh chóng. Chúng cần nhiệt độ khoảng 55 đến 70 độ C, độ ẩm khoảng 50 đến 60 phần trăm, và lưu thông không khí tốt xuyên suốt. Tuy nhiên, các đống ủ tại vườn nhà hay đất thông thường thường không đạt được những thông số này. Theo một nghiên cứu công bố năm ngoái, các hộp nhựa làm từ PLA đã phân hủy khoảng 87 phần trăm trong hệ thống ủ công nghiệp, trong khi để trong đất vườn bình thường suốt 18 tháng thì chỉ phân hủy được 12 phần trăm. Các sản phẩm làm từ phế phẩm mía đường cũng có kết quả tương tự. Vì vậy, không có gì ngạc nhiên khi nhiều sản phẩm được ghi nhãn "có thể ủ được" lại nằm mãi mãi khi bị vứt ra thiên nhiên nơi không có thiết bị chuyên dụng để duy trì sự cân bằng.

Tốc độ phân hủy sinh học của hộp đựng dạng kẹp trong đất, đống ủ và bãi chôn lấp

Hầu hết các bãi chôn lấp tạo ra điều kiện kỵ khí vì chúng không có đủ oxy hoặc hỗn hợp vi sinh vật phù hợp để giúp vật liệu phân hủy một cách tự nhiên. Ngay cả những sản phẩm được ghi nhãn là có thể ủ, chẳng hạn như những sản phẩm làm từ PLA, PBAT hoặc bã mía, cũng có thể tồn tại trong nhiều năm trong những môi trường này. Các nghiên cứu cho thấy rằng PLA có thể chỉ phân hủy dưới 5 phần trăm trong suốt mười năm. Một báo cáo gần đây năm 2022 phát hiện ra rằng bã mía vẫn giữ khoảng 70 phần trăm cấu trúc ban đầu sau chỉ 18 tháng nằm trong điều kiện mô phỏng bãi chôn lấp do các nhà nghiên cứu tạo ra. Khi vật liệu hữu cơ không nhận được oxy, nó sẽ chuyển hóa thành khí mê-tan thay vì phân hủy thành các chất an toàn. Vấn đề là rõ ràng: những gì được chứng nhận là có thể ủ thường không thực sự phân hủy theo cách đó khi kết thúc trong hệ thống xử lý rác thải thông thường—nơi mà phần lớn mọi người thực sự vứt bỏ chất thải của họ.

Hiệu suất trong các hệ sinh thái dưới nước và biển

Các hộp đựng dạng kẹp dùng một lần có phân hủy trong nước không? Kết quả trong môi trường nước ngọt và biển

Vấn đề với các hộp đựng làm từ PLA và PBAT là chúng hầu như không phân hủy nhiều trong môi trường nước. Để các vật liệu này thực sự bắt đầu phân hủy, chúng cần nhiệt độ trên 60 độ C, nhưng phần lớn các hồ, sông, và thậm chí cả nước biển thường duy trì nhiệt độ trung bình dưới 20 độ. Điều này khiến quá trình phân hủy bị chậm lại khoảng ba lần so với điều kiện lý tưởng. Một số thử nghiệm kéo dài hơn 30 tháng trong điều kiện biển đã cho thấy một kết quả khá đáng ngạc nhiên. Các hộp đựng PLA vẫn giữ nguyên khoảng 94% hình dạng ban đầu sau suốt thời gian đó, vượt xa yêu cầu của tiêu chuẩn chứng nhận phân hủy sinh học trong môi trường biển, vốn thường yêu cầu phân hủy hoàn toàn trong vòng sáu tháng. Vì vậy, về cơ bản, điều này cho thấy rằng hiện tại, những loại nhựa sinh học được gọi là 'sinh học' này chưa thực sự hiệu quả trong việc phân hủy tự nhiên trong hệ thống nước của chúng ta.

Tác động môi trường của chất thải hộp xốp đến hệ sinh thái dưới nước và động vật hoang dã

Các mảnh hộp xốp bị phân hủy một phần hấp thụ chất ô nhiễm với nồng độ cao gấp khoảng 80 đến 120 lần so với nước biển thông thường, khiến chúng trở thành tác nhân nguy hiểm lan truyền qua các chuỗi thức ăn trong đại dương. Rùa biển thường nhầm những mảnh nhựa nhỏ này với sứa hoặc sinh vật phù du, và các nhà nghiên cứu đã phát hiện chúng trong dạ dày của khoảng 8 trong số 10 con rùa biển mà họ kiểm tra. Các báo cáo giám sát mới nhất cho thấy bao bì phân hủy sinh học hiện chiếm khoảng 18% tổng lượng rác trôi dạt vào các bờ biển ôn đới, thực tế cao hơn 7 điểm phần trăm so với năm 2020. Khi vi nhựa từ hộp xốp lẫn vào trầm tích đại dương, chúng làm thay đổi thành phần hóa học và làm giảm tỷ lệ sống sót của san hô non ở gần hai phần ba số loài san hô mà các nhà khoa học đã nghiên cứu cho đến nay. Mức độ tổn hại này làm suy yếu nghiêm trọng khả năng phục hồi của hệ sinh thái biển sau các tác động tiêu cực.

Thách thức loại bỏ thực tế và quản lý cuối đời

Khoảng cách giữa các tuyên bố trong phòng thí nghiệm và loại bỏ thực tế: Nhiệt độ, độ ẩm và giới hạn tiếp cận vi khuẩn

Các hộp đựng dạng kẹp phân hủy sinh học được chứng nhận sau khi vượt qua các bài kiểm tra trong phòng thí nghiệm với nhiệt độ khoảng 60 độ C và độ ẩm 60%. Nhưng thực tế lại cho thấy một câu chuyện hoàn toàn khác. Số liệu ngành công nghiệp năm 2023 cho thấy ít hơn 15 phần trăm sản phẩm thực sự phân hủy trong khung thời gian mà nhà sản xuất hứa hẹn khi bị vứt vào thùng rác thông thường. Hầu hết các cơ sở xử lý ủ phân truyền thống tại các thành phố đều gặp khó khăn trong việc duy trì nhiệt độ ổn định quanh năm. Và khi những vật dụng này chôn sâu trong các bãi chôn lấp, chúng không nhận đủ không khí hay tiếp xúc với vi sinh vật cần thiết để phân hủy. Thực tế khá đáng kinh ngạc: những hộp nhựa PLA có thể tồn tại từ 18 đến 24 tháng trọn vẹn trong các bãi chôn lấp, thay vì 12 tuần như các công ty quảng cáo trên bao bì. Chỉ có sự khác biệt rất lớn giữa những gì xảy ra trong môi trường được kiểm soát so với tình huống xử lý thực tế, điều này khiến người ta phải đặt câu hỏi liệu những sản phẩm này thực sự có giúp ích cho môi trường hay không.

Tái chế, Cơ sở hạ tầng ủ phân hữu cơ và Phát thải môi trường vô ý của các vỏ sò dùng một lần

Chỉ có mười hai phần trăm các thành phố ở Mỹ thực sự tiếp nhận hộp đựng dạng kẹp phân hủy được thông qua các chương trình thu gom rác tại vỉa hè thường xuyên, trong khi chưa đến một phần trăm các trung tâm tái chế có khả năng xử lý những loại hộp nhựa sinh học nhiều lớp này. Vì khoảng trống trong hệ thống này, khoảng sáu mươi ba phần trăm những thứ được ghi nhãn là "có thể phân hủy sinh học" cuối cùng lại nằm trong các bãi chôn lấp hoặc trôi nổi trên các tuyến đường thủy. Những vật liệu này tồn tại dai dẳng giống như nhựa thông thường khi chúng không nhận đủ oxy. Nhìn sang khu vực châu Á - Thái Bình Dương cũng cho thấy tình trạng tương tự đang xảy ra tại đây. Các vùng ven biển đang chứng kiến lượng hộp đựng dạng kẹp tích tụ cao hơn khoảng ba mươi phần trăm so với mức mà các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm dự đoán. Tại sao? Chủ yếu là do người dân không phân loại rác đúng cách và không có đủ địa điểm tiếp cận dịch vụ ủ phân hữu cơ. Dù sao thì kết luận cuối cùng vẫn rất rõ ràng: trừ khi chúng ta khắc phục được hệ thống hạ tầng trước tiên, còn không thì mọi ý định tốt đẹp đằng sau việc thiết kế bao bì phân hủy được sẽ chẳng mang nhiều ý nghĩa nếu chúng vẫn tiếp tục gây ô nhiễm môi trường trong nhiều năm tới.