Reverte на полигонах для захоронения отходов
«В связи с тем, что отходы размещаются на полигоне в разное время и состоят из различных видов твердых отходов с различным уровнем содержания влаги, все четыре фазы деградации могут протекать одновременно в пределах одного полигона»
Источник: Правительственное агентство США по регистрации токсичных веществ и заболеваний (2009)
Когда отходы первоначально попадают на полигон, окружающая среда является аэробной. Когда они складируются, окружающая среда остается в значительной степени аэробной из-за зазоров между отходами. Бутылки имеют особенно большой объем пустот.
В этих условиях органические вещества, входящие в состав отходов (углеводороды и углеводы), окисляются в кислой среде с выделение газообразного диоксида углерода. Этот процесс окисления делает общую среду более кислой, которая постепенно способствует воздействию анаэробных микроорганизмов.
Однако, поскольку поступают более свежие отходы, наряду с большим количеством кислорода, полигон проходит циклы между фазой 1 (аэробной) и фазой 2 (анаэробной). Это означает, что в значительной степени аэробная среда сохраняется в течение раннего периода существования полигона.
Только когда полигон существует долго, отходы, будучи в значительной степени разложенными аэробно, оседают и сжимаются под весом нового мусора, выделяя немного кислорода и становясь менее богатыми кислородом в более глубоких слоях.
Когда это происходит, полигоны становятся более кислотообразующими, а анаэробные микроорганизмы в этой благоприятной для них среде становятся более активными; они начинают действовать для нейтрализации и потребления кислотных веществ, выделяя метан в качестве побочного продукта.
Именно на третьем этапе происходит выделение метана под действием анаэробных микроорганизмов.
Полигоны (продолжение)
Активно используемый полигон – это динамичная среда, состоящая обычно из всех первых трех фаз, происходящих одновременно в различных местах и уровнях полигона.
Если полигон не эксплуатируется, наступает четвертая фаза, во время которой протекает смесь анаэробного и аэробного разложения. Вследствие анаэробного разложения появляется метан, но присутствие метанотрофных бактерий, которые окисляют метан в диоксид углерода, приводит также к выделению этого газа. Эта фаза может также протекать параллельно с первыми тремя фазами на более старом, но все еще эксплуатируемом полигоне.
Научные исследования показали, что, бактерии, выделенные из глубоких уровней полигона, чаще всего бывают аэробных, а не анаэробных видов. Их бы там не было, если бы они было полностью анаэробными.
1. Reverte и полигоны
Reverte является мастербатчем, предназначенным для добавления в некоторые полимеры сцелью придания им контролируемых свойств оксо-биоразложения.
Оксо-биоразложение – это двухфазовый процесс. Первая фаза – каталитический окислительный разрыв цепи полимера, вызывающий последовательное снижение молекулярной массы, что приводит к высокому охрупчиванию и микрофрагментации.
Вторая фаза наступает тогда, когда молекулярная масса снижается до того уровня, когда становится возможным микробная атака. Эта микробная атака (или биоразложение) биотически расщепляет разложенные остатки до двуокиси углерода, воды и биомассы.
Необходимо наличие кислорода, присутствующего на начальной стадии окисления, а также тепло или свет, или их сочетание. Вторая фаза биодеградации требует того, чтобы среда полигона была микробиологически жизнеспособной. Без соблюдения этого условия ничто не будет биодеградировать.
Однако, как только полимер в достаточной степени становится предварительно окисленным, то в жизнеспособной аэробной среде он подвергнется биологическому разложению с образованием диоксида углерода, а в жизнеспособной анаэробной среде – биологическому разложению с образованием метана.
В случае если количество кислорода недостаточно для возникновения начального окисления полимера, полимерные отходы останутся инертными на полигоне.
Тестирование reverte
Полимеры, содержащие Reverte, были независимо тестированы для выявления их поведения в среде беспорядочных свалок и полигонов для захоронения мусора. Применялся метод тестирования ASTM D6954, который является всемирно признанным стандартом оксо-биоразложения.
ASTM D 6954 имеет набор критериев трех-уровнего тестирования. Уровень 1 измеряет начальное разложение посредством снижения молекулярного веса. Уровень 2 измеряет биодеградации предварительно окисленного материала Уровня 1 такими методами, как ASTM D 5338 (аэробная биодеградация в контролируемых условиях компостирования) или ASTM D 5511 (анаэробная биодеградация). Уровень 3 измеряет токсичность (посредством отсутствия запрещенных тяжелых металлов) и экотоксичность посредством тестирования прорастания и роста.
Полиэтилен, содержащий Reverte, соответствовал всем критериям тестирования для Уровней 1, 2 и 3. Тестирование Уровня 2 было аэробной биодеградацией. См. техническую информацию Reverte 29А.
Полиэтилентерефталат (ПЭТ) в настоящее время проходит испытания. Тестирование пора заканчивать, однако промежуточные результаты тестирования Уровня 2 привели неопровержимые доказательства как аэробной, так и анаэробной биодеградации.
Тестирование reverte (продолжение)
По факту результаты Уровня 1 демонстрируют снижение пика средней молекулярной массы, по сравнению с начальными данными, с 28000 до менее, чем 5000 в течение 1000 часов. Отчет Smithers-RAPRA от 5 января 2011 года.
Molecular Weight vs Ageing time for PET film – молекулярный вес ко времени старения ПЭТ пленки Ageing time at 50°С – время старения при 50°С Molecular weight (Mp) – молекулярный вес (Mp)
Результаты Уровня 2 показывают, что первоначальные результаты тестирования анаэробной деградации ASTM D5511 свидетельствуют о том, что в течение первых 15 дней тестирования предварительной оксидации ПЭТ, материал биодеградировал примерно на 50% по сравнению с контрольным целлюлозным материалом. Промежуточный доклад 795-11072-1 организации Biosystems в Атланте от 2 марта 2011 года.
Первоначальные результаты тестирования биодеградации ISO 14855:1999 свидетельствуют о том, что в течение первых 23 дней тестирования предварительной оксидации ПЭТ, материал биодеградировал примерно на 22% по сравнению с контрольным целлюлозным материалом. Промежуточный доклад организации Applus+ LGAI от 1 марта 2011 года.
Данные результаты свидетельствуют о том, что предварительно окисленный ПЭТ подвергается биоразрушению как аэробно, так и анаэробно. Тестирование продолжается, результаты которого будут изложены по его окончании.
Заключение
Полигоны проходят как аэробные, так и анаэробные фазы, Эти фазы, как считается, протекают одновременно в течение срока эксплуатации полигона.
Полимеры ПЭ и ПЭТ, содержащие добавку Reverte, с легкостью предварительно окисляются и формируют частицы с более низким молекулярным весом.
Как показало независимое исследование, предварительно окисленные полимеры разлагаются как в аэробных, так и в анаэробных условиях.
Было показано, что полимеры, содержащие Reverte, будут предварительно окисляться и впоследствии разлагаться в жизнеспособной среде полигона.