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地點： 廣州市 開展時間： 2026-06-04 舉辦單位： 中小企業(yè)合作發(fā)展促進(jìn)中心、廣東省食品和包裝機械行業(yè)協(xié)會、廣州市億帆展覽服務(wù)有限公司
GBPI標(biāo)際 全生物降解塑料購物袋測試應(yīng)用與分析——智能堆肥降解試驗儀
近年來，隨著電商、快遞、外賣等新業(yè)態(tài)的發(fā)展，塑料購物袋的消耗量呈快速上升趨勢，由此對環(huán)境造成的污染愈演愈烈。自《生物降解塑料購物袋》國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 38082-2019）實施五年多以來，配合國家“限塑令”政策，我國每年減少傳統(tǒng)塑料袋約200億只，相當(dāng)于節(jié)約石油資源120萬噸，減少二氧化碳排放84萬噸。
生物降解塑料是指在自然界中如土壤和/或沙土等條件下，和/或特定條件如堆肥化條件下或厭氧消化條件下或水性培養(yǎng)基中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最終降解變成二氧化碳(CO2)或/和甲烷(CH4)、水(H2O)及其所含元素的礦化無機鹽以及新的生物質(zhì)的一種塑料?？缮锝到馑芰系慕到鈾C理見圖1。推進(jìn)生物降解塑料代替一次性不可生物降解塑料可在一定程度上解決塑料污染問題。
圖1 可生物降解塑料的降解機理
目前市面上主要的膜袋類生物降解塑料制品成分多為聚對苯二甲酸己二酸丁二醇酯(PBAT)、聚乳酸(PLA)、淀粉(ST)的兩種或兩種以上，以及無機填料滑石粉(TALC) 或碳酸鈣(CaCO3)制成。在我國政府的推動下，中國降解塑料技術(shù)取得了顯著進(jìn)步，PLA、PBAT、PHA等生物降解材料的技術(shù)水平不斷提高，生產(chǎn)成本逐漸降低，為生物降解塑料購物袋的廣泛應(yīng)用提供了技術(shù)保障。
1 可降解技術(shù)與可堆肥法檢測方法技術(shù)變化
降解性能檢驗方法有可堆肥降解(GB/T19277.1，GB/T19277.2等)，淡水環(huán)境降解(GB/T19276.1，GB/T19276.2等)，可土壤環(huán)境降解(GB/T22047)，海洋環(huán)境降解(GB/T40612，GB/T40611，GB/T40367等)，污泥厭氧消化降解(GB/T 38737)，高固態(tài)厭氧消化降解(GB/T 33797)。堆肥法作為可降解檢測技術(shù)中的仲裁法，被廣泛應(yīng)用于目前可降解材料與制品的測試，測試標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T 19277.1-2025《受控堆肥條件下材料最終需氧生物分解能力的測定采用測定釋放的二氧化碳的方法 第1部分：通用方法》(ISO 14855-1:2012, IDT)。該測試方法已正式實施。本方法模擬混入城市固體廢料中有機部分的典型需氧堆肥處理條件，試驗材料曝置在堆肥產(chǎn)生的接種物中，在溫度、氧濃度和濕度都受到嚴(yán)格檢測和控制的環(huán)境條件下進(jìn)行堆肥。測定試驗材料中碳轉(zhuǎn)化成釋放出的二氧化碳的轉(zhuǎn)化百分率。
本文基于堆肥法測試原理，對全生物降解塑料購物袋(材質(zhì)：PBAT+PLA+ST)進(jìn)行生物分解率的測試和達(dá)標(biāo)分析。
2 試驗
2.1材料與設(shè)備
微晶纖維素(薄層色譜級)，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；全生物降解購物袋，材質(zhì)：PBAT+PLA+ST，市售。腐熟堆肥土，肥齡2~4個月，市售。
AUTO GBDA-180智能堆肥降解試驗儀，廣州標(biāo)際；TOC-L CPH+SSM-5000A 總有機碳分析儀，SHIMADZU；PHS-3E便攜式PH計，雷磁；GSX2-4-10G馬弗爐，廣州標(biāo)際；DHG-9030A鼓風(fēng)干燥箱，廣州標(biāo)際。
2.2 試驗方法
2.2.1 性能測試
總干固體測試：樣品在105℃鼓風(fēng)干燥條件下，冷卻恒重后的質(zhì)量與原樣品的占比
揮發(fā)性固體(有機成分)測試：樣品在550℃高溫條件灼燒后損失質(zhì)量占總干固體含量百分比
總有機碳含量(TOC)測試：干基結(jié)果采用TOC-L CPH+固體樣品模塊SSM-5000A 總有機碳分析儀
對接種物，參比材料，試驗材料分別進(jìn)行總干固體，揮發(fā)性固體，總有機碳和PH測試。使用堆肥土前去除較大的惰性物質(zhì)后，用0.5 cm篩子篩選，把試驗材料(塑料袋)剪碎，最大表面積不超過2cm*2cm。處理好的樣品見圖2。
圖2 預(yù)處理后的參比材料、試驗材料和接種物
參考GB/T19277.1-2025和GB/T 38082-2019標(biāo)準(zhǔn)的要求，樣品預(yù)處理和指標(biāo)見表2，樣品測試結(jié)果見表3。
表2 樣品外觀和指標(biāo)
表3 樣品測試結(jié)果
2.2.2 受控工業(yè)堆肥試驗
基于標(biāo)準(zhǔn)GB/T19277.1-2025，在好氧工業(yè)堆肥條件下進(jìn)行生物降解性能測試。試驗溫度為58℃±2℃，接種物的水分含量控制在50%~55%，試樣材料(或參比材料)和接種物以1:6的干重比例充分?jǐn)嚢杌旌?，裝入到反應(yīng)釜中，試驗過程需保持充分曝氣，氧氣濃度不低于6%，定期攪拌?？瞻自囼?、參比試驗和樣品試驗需各測試3個平行樣，取均值。常規(guī)45天~6個月的試驗周期內(nèi)，采用連續(xù)紅外二氧化碳傳感器來定量測試每個堆肥容器排放的二氧化碳含量，試驗扣除空白后二氧化碳累計釋放量與二氧化碳理論釋放量的比值，為生物分解率。
3 結(jié)果和討論
本次測試的試驗材料在試驗128天生物分解率曲線達(dá)到相對平穩(wěn)狀態(tài)，終止測試。根據(jù)GB/T38082-2019的要求，混合物的相對生物分解率應(yīng)≥90%。相對生物分解率為樣品生物分解率與參比生物分解率之比。本次試驗參比材料的生物分解率為89.34%，試驗材料的生物分解率為81.27%，相對生物分解率為90.97%，滿足標(biāo)準(zhǔn)的生物分解率的指標(biāo)要求。試驗周期的試驗材料和參比材料的二氧化碳釋放量見圖3，生物分解率見圖4。
圖3 試驗材料及參比材料二氧化碳釋放量
圖4 試驗材料及參比材料生物分解率
在堆肥法試驗早期需要重點留意3個指標(biāo)：
(1)45d后參比材料分解率超70%；
(2)試驗期間，每個堆肥容器的生物降解率相對偏差不超過20%；
(3)培養(yǎng)前10d內(nèi)，空白容器每克揮發(fā)性固體(均值)接種物產(chǎn)生的CO250mg~150mg。只有試驗符合指標(biāo)，才可認(rèn)可有效。
試驗周期相對較長，溫度保持在58℃，接種物容易失水產(chǎn)生板結(jié)，需要定期補充蒸餾水和定期攪拌來確保接種物和材料混合物處于水分含量約50%的濕潤狀態(tài)，有利于微生物保持有效的活性。
雖然目前降解檢測市場推出較多快速檢測技術(shù)，利用材料表征手段(如FTIR，DSC等)進(jìn)行快速度成分分析。但單一的表征手段無法正確識別混合材料/制品成分組成，也無法確定生物分解率是否達(dá)標(biāo)。采用堆肥法測試單一材質(zhì)或混合材質(zhì)的可生物降解制品仍然是現(xiàn)階段最權(quán)威的方法之一。
堆肥法的定量方式有滴定法，重量法，氣相色譜法，連續(xù)紅外分析儀等方式，為了解決測試時間長，費用高，人工值守等難題，建議采用連續(xù)紅外二氧化碳傳感器定量測試的智能化設(shè)備來完成可生物降解材料/制品的降解性能測試?？蓪崿F(xiàn)全過程智能監(jiān)控，自動溫度控制，定期攪拌，充分曝氣，自動判斷數(shù)據(jù)有效性，試驗期間每個堆肥容器的每日的二氧化碳生成量和降解率數(shù)據(jù)，釋放的二氧化碳曲線圖和生物分解率曲線圖均可直接導(dǎo)出用于最終報告。有助于可堆肥降解檢測項目質(zhì)效提升。
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