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全生物降解地膜在欧洲的应用

查看:8作者:   2025-01-15 07:03

      2019年欧盟委员会发布了《欧洲绿色新政》,新政通告指出,欧洲大陆将向清洁能源和循环经济转型并致力于在2050年前成为全球首个碳中和大陆。同时,在地中海盆地和北欧,过去几年全球气温稳步上升,对农业灌溉用水以及能源消耗均产生了负面影响。这预示着,为了能够继续在全球粮食生产中发挥其作用,欧洲各国的农业面临着在更短的时间内用更少的资源来生产更多高质量的食物,同时产生尽可能小的环境影响。追随欧洲可持续发展目标的大方向,农用地膜作为一种提高粮食产量的重要工具也在不断的推陈出新。除了不断革新传统PE农用地膜的回收方案,全生物降解地膜在欧洲的未来也让人期待。


      1、什么是全生物降解地膜?

      塑料的生物降解被定义为:“在有氧条件下将塑料的所有有机成分转化为二氧化碳、水、新微生物物质和矿物盐,或者在缺氧条件下转化为二氧化碳、水、甲烷、新微生物质物质和矿物盐的过程”。

尽管如此,塑料物品能否完成生物降解不仅取决于聚合物本身的化学性质,还取决于参与生物降解的接收环境的存在和活性。因此,生物降解性应被定义为一种系统属性,它描述了塑料的特定材料属性与发生生物降解的特定接收环境条件之间的相互作用。例如,储存在冰箱中的食物大多情况下比储存在较高温度下的食物(例如厨房柜台上)寿命更久。同样,许多生物降解塑料在较低温度下的生物降解速度会缓慢一些。除了温度之外,生物降解还受到以下因素影响:微生物的存在和活动、氧气的可用性 、可用水的数量 、化学环境(PH值、电解质等)。

      2、什么场景才可以使用全生物降解材料?

目前,重要的可生物降解产品是农业部门的地膜。传统的PE农用地膜作为以塑料为基础的产品,在有限的生命周期内,是农业经济的多功能和高价值的辅助工具,但当达到一定的使用寿命时,就会变成亟待处理的废料。久而久之,拥有与其不同性质的生物降解地膜逐渐在欧洲成为了具有前瞻性的解决方案。

满足以下两个前提后才可考虑使用全生物降解材料:

      第一前提

      使用传统塑料的确会对环境造成负面影响,导致塑料在土壤中积累/渗入环境。其次,去除、收集、负责任地处置该产品,并在生命周期终止时不留置该产品的任何残留物不具有切实可行性。

       第二前提

      与常规替代品相比,可以实现类似或更优的产品参数和性能、为了观察在特地气候下预期的生物降解时间,已开展现场测试;标准检测方法和生物降解阈值已存在。

      基于一级前提的内容,城市场景中有较为完备的收集、回收机制及设施,人们产生的塑料废弃物可以被完全的收集后实现循环利用,或至少可以实现完全的无害化处理,因此城市场景中应用全生物降解塑料并不符合一级前提。除此之外,错误的宣传会导致人们以为全生物降解塑料可以免去回收的麻烦,认为随意丢弃全生物降解塑料垃圾不会对环境产生恶劣影响,但这将会产生非常可怕的后果。

全生物降解材料在农业中的应用(特别是地膜产品)在符合一级前提的情况下,在特定环境与作物的应用上也可以满足二级前提,同时欧洲具有较为完备的标准与认证方案,但是由于使用生物可降解地膜的潜在环境后果尚未得到彻底研究,目前欧洲市场上对使用全生物降解还未达到完全一致的认可,下一步正在考虑全生物降解地膜废弃后残留物在土壤中的累积及其对土壤中动植物与微生物的影响。


      3、欧洲全生物降解地膜的标准和认证?

      生物降解地膜已经在欧洲市场上销售了20多年,有较为稳定的科学和技术知识支持,并在欧洲种植水果和蔬菜的农民中拥有认可度。因为成员国和不同地区之间的情况远远不统一,欧盟必得为这种材料提供一个能够让参与者们公平竞争的环境。

      其实,生物降解塑料的标准以及测试方法在20世纪90年就开始制定,并且在海洋与堆肥的场景中,很早就有了相关标准,然而直到2018年,欧洲标准化委员中的塑料委员会才正式发布有关全生物降解地膜在土壤中降解的最新标准文件 ——EN17033。

      其内容适用于在室温下土壤中满足规定的生物降解性标准的薄膜。在两年内,有机耕作中使用地膜的可生物降解需满足:最终需氧生物降解率大于等于90%时才可称为全生物降解。这意味着,残留的微塑料也不可以被容忍,残留的矿物盐及生物质最多占比10%。

该标准还规定了对全生物降解塑料地膜的具体要求: 材料的化学成分、在土壤中的生物降解性、对土壤环境的影响 (生态毒性)、机械和光学性能,以及不同类别的测试程序。此外,其中还规定了对薄膜的识别和标记要求,包含了产品类别声明和制造商的测试报告的准备,以确保操作人员能够识别全生物降解的薄膜。截止目前为止,此项标准被应用于所有欧盟国家以及马其顿、挪威、瑞典、瑞士、塞尔维亚,土耳其和英国。

当前,欧洲权威的生物降解材料认证体系包含多个认证,与土壤生物降解塑料认证有TÜV AUSTRIA开发的“Bio products – degradation in soil”认证计划;德国 DIN CERTCO 的DIN-Geprüft Biodegradable in Soil;除此之外,针对不同场景,产品,终端处理设施均有相应的欧盟标准与认证体系。


       4、应用条件

     能够成为传统PE地膜的替代品,除了具有环境友好的特性,全生物降解地膜本身的性能需要考虑以下几个要素:

(1)薄膜能显示足够的极限拉伸性能和强度,能够使用用于传统聚乙烯薄膜的设备,并能够将其铺设在土壤表面。

(2)尽管在户外老化,在其使用寿命内仍有足够的功能特性,以便薄膜在使用期结束时实现生物降解,以达到对作物的预期效果

(3)在作物生长周期结束时,是否能在土壤表面进行生物降解。

另外,为了获得传统地膜的所有功能特性,需要确保农民们能够自主在田间正确安装,这样全生物降解薄膜就能够抵御展开、铺设和边缘固定时的压力。其次,生物降解地膜需要在其废弃时被翻耕到土壤里。截止目前,地膜的老化机制仍然需要进一步调查,才能更精确地量化和预测其破损时间,而其室外老化过程中发生的分子和结构变化对整个生物降解机制的影响也需要得到更多验证,据研究表明,短时间的高浓度(快速降解)或长期的低浓度(缓慢降解)均会影响生态毒性的程度。


      5、全生物降解地膜在欧洲的实践

     (1)生产与销售

在地膜使用比较广泛的西班牙,生物降解地膜已经通过了其国家发布的专项法令Real Decreto 1337/2011,来为蔬菜和水果行业提供资金补助来作为国家环境行动的指导方针。该法令对全生物降解地膜的价格进行50%的补贴。像这样的激励计划,能够说服农民从使用普通聚乙烯地膜转为使用全生物降解地膜,毕竟全生物降解地膜的成本仍旧是很大的阻碍。

     (2)使用

      2018年出台的欧盟塑料战略中明确规定,必须确保向消费者提供清晰准确的信息,并保证生物降解塑料不会被用来当做应对乱扔垃圾的方法之一。

除此之外,以意大利生产商Novamont为例,生产商会为消费者提供一份指导手册,内容涵盖:

# 满足的欧洲标准或/和美国标准;

# 获得的产品认证;

# 在欧洲各地区在不同季节,对于不同作物进行的试验;

# 铺设机械:必须校正地膜铺设机,以确保薄膜的正确铺设;薄膜的张力必须降低到最低限度;调整地膜铺设机的刹车和离合器,以避免在铺膜过程中对薄膜施加过度的压力;

# 储存方法:尽管使用全生物降解地膜的准备工作与使用传统地膜没有太大区别,但在保存方面,手册里提到:不使用时,地膜的筒状物必须始终存放在农场商店的原包装中,并避开水、光和直接热源。正确储存的圆筒可以在随后的季节中使用。


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