Недавно, поливиниловый спирт (ПВА) пластик считается экологическим заменителем обычного пластика. В отличие от ПВА, традиционные пластмассы производятся из материалов на масляной основе, которые не растворяются в воде. Эта особенность заставляет ПВА растворяться в воде и разлагаться быстрее, чем другие небиоразлагаемые аналоги, способные веками загрязнять окружающую среду. Однако, несмотря на все эти преимущества, реальное влияние этого типа пластика на окружающую среду до сих пор является предметом горячих дискуссий среди ученых, экологов и деловых людей. В настоящей статье исследуются различные аспекты ПВС-пластиков, такие как процесс их производства, характер использования, механизм разрушения и, как следствие, воздействие на природу. Поэтому мы надеемся предложить читателям более тонкое понимание того, могут ли ПВА-пластики служить средством решения широко распространенной проблемы пластикового загрязнения или вместо этого они создают новые проблемы.

Что такое пластик ПВА и чем он отличается от других пластиков?

Отличается ли поливиниловый спирт от поливинилацетата?

Действительно, поливиниловый спирт (ПВА) — это не то же самое, что поливинилацетат (ПВА), синтетический полимер, который растворяется в воде. С другой стороны, ПВА — это клей, часто называемый клеем для дерева, изготовленный из мономеров винилацетата, который можно превратить в ПВА путем частичного гидролиза. Однако, несмотря на то, что они так или иначе связаны, оба этих вещества имеют разные характеристики, а также способы применения. ПВА часто используется для изготовления пленок и биоразлагаемых материалов, тогда как ПВА в основном представляет собой клеи.

Чем пластик ПВА отличается от традиционного пластика?

Поливиниловый спирт (ПВА) отличается от полиэтилена (ПЭ) и полипропилена (ПП) тем, что обладает рядом уникальных свойств. Среди его многочисленных свойств наиболее примечательной является растворимость в воде. В то время как обычные пластики, как правило, гидрофобны и неполярны и плохо растворяются, ПВС может полностью растворяться при контакте с жидкостями, что делает его более биоразлагаемым. Такая особенность делает ПВА экологически чистым заменителем, особенно в том, что касается разрушения или утилизации отходов.

Механические свойства

Что касается механических свойств, ПВА демонстрирует достаточную прочность на разрыв и гибкость. Например, предел прочности пленок ПВА составляет около 50-70 МПа, что аналогично ПЭ и ПП, в среднем от 20-40 МПа до 30-45 МПа соответственно. Однако процентное удлинение при разрыве пленки ПВА ниже, примерно 170-230 %, тогда как для полиэтилена оно колеблется в пределах 500% -800%, что означает, что полиэтилен более гибок, чем пленка ПВА.

Деградация и биоразлагаемость

И наоборот, традиционные пластики, такие как полиэтилен и полипропилен, разлагаются в течение пяти столетий, тем самым создавая постоянную угрозу для окружающей среды. Однако в водной среде ПВС начинает значительно разлагаться через несколько месяцев. Согласно экспериментам, при благоприятных обстоятельствах этим веществом за тридцать дней можно достичь уровня минерализации, превышающего шестьдесят процентов. Типичным пластикам требуется гораздо больше времени, прежде чем они смогут заметно разложиться, если вообще разложатся, в течение всего срока службы.

Воздействие на окружающую среду

Кроме того, показатели воздействия на окружающую среду также свидетельствуют о потенциальных преимуществах, связанных с игрой. Исследования по оценке жизненного цикла показали, что выбросы углекислого газа сокращаются, а экологический след снижается за счет производства, а также процессов утилизации, связанных с пропуском, по сравнению с традиционными пластиками, такими как, например, полиэтилен или полипропилен. Например, углеродный след ПВС от колыбели до могилы оценивается в 1,5–2 кг эквивалента CO2 на кг пластика, в то время как эти значения для ПЭ и ПП составляют около 2,5–3 кг эквивалента CO2 на кг.

Таким образом, благодаря своей лучшей растворимости, сравнительно сопоставимым механическим свойствам и значительной биоразлагаемости ПВС представляет собой многообещающую альтернативу обычным пластикам; однако практическое применение требует более тщательного контроля условий окружающей среды, чтобы можно было достичь максимальных преимуществ.

Считаются ли ПВА-пластики биоразлагаемыми?

Конечно, биоразлагаемый статус ПВА-пластика общепризнан. Это означает, что поливиниловый спирт изготовлен таким образом, что в воде он разлагается микроорганизмами, тем самым со временем разлагая его на воду и углекислый газ. В ходе исследований было обнаружено, что если эти предметы выбрасывать при правильных условиях, например, в канализационных системах, где живут бактерии, то они легко разлагаются, но то, насколько быстро и тщательно это происходит, может зависеть от таких факторов, как тепло. уровни, уровни кислотности или щелочности и типы микробов, имеющихся на территории.

Как поливиниловый спирт (ПВС) разлагается в окружающей среде?

Каковы этапы разложения ПВС?

Разложение поливинилового спирта (ПВС) под воздействием окружающей среды происходит в несколько этапов. Вначале ПВА встречается с водой, которая растворяет его из-за его гидрофильной природы. Следовательно, растворенные цепи ПВС становятся более склонными к микробному воздействию. Если говорить конкретно, такие ферменты, как ПВА-дегидрогеназа и ПВА-оксидаза, важны для разложения микроорганизмов.

Разбивка по ферментам

• Гидролиз полимеров с помощью ферментов: Окисление ПВС катализируется ПВС-дегидрогеназой, тем самым разрывая длинные полимерные цепи на более короткие, которыми можно легко управлять. На этом этапе полимер ПВС трансформируется в карбонилсодержащие соединения.
• Образование кетонов и карбоновых кислот: Затем эти карбонильные группы дополнительно окисляются ПВС-оксидазой, что приводит к образованию кетонов наряду с образованием карбоновых кислот. Этот шаг важен, поскольку он делает фрагменты ПВС более восприимчивыми к другим формам микробной деградации.

Метаболизм микробов

• Ассимиляция микроорганизмами: Различные сообщества микроорганизмов, присутствующие в окружающей среде, ассимилируют образующиеся более мелкие молекулы. Дальнейший распад этих более мелких молекул в ходе микробного метаболизма приводит к образованию основных веществ, таких как углекислый газ, вода и биомасса.

Влияние окружающей среды

• Влияние факторов окружающей среды: Условия окружающей среды оказывают большое влияние как на скорость, так и на степень разложения ПВС. Например, исследования показали, что более высокие температуры в сочетании с нейтрально-слабощелочным уровнем pH могут ускорить процесс разложения. Кроме того, на станциях очистки почвы или сточных вод могут существовать особые микробные консорциумы, которые повышают эффективность расщепления ПВС.

Данные, подтверждающие деградацию ПВС

Несколько исследований подтвердили, что поливиниловые спирты могут быть легко разрушены. Одно исследование показало, что при воздействии активированного ила при 30°C в течение 30 дней микробное воздействие вызвало потерю веса около 60% в пленках поливинилового спирта. Более того, другое исследование выявило тот факт, что при оптимальных условиях в очистных сооружениях все поливиниловые спирты могут быть полностью метаболизированы в углекислый газ и воду в течение 60 дней.

Эти этапы и влияющие на него факторы должны быть известны предприятиям промышленности, чтобы правильно и экологически безопасно утилизировать продукцию на основе ПВС.

Вызывает ли разложение ПВС токсичные химические вещества?

Обычно ПВС разлагается без образования ядовитых веществ. Он разлагается на более мелкие олигомеры и мономеры в результате гидролиза во время биоразложения; в конечном итоге они расщепляются микроорганизмами на простые неорганические соединения, такие как вода и углекислый газ. Многие результаты показывают, что идеальные условия, например, на станциях очистки сточных вод, способствуют эффективному разложению ПВС без образования вредных побочных продуктов. Это делает его биоразлагаемым материалом в соответствии с экологическими стандартами.

Какую роль ПВА играет в средствах для стирки и посудомоечных машин?

Почему ПВА используется в капсулах со стиральным порошком?

Капсулы хозяйственного мыла содержат поливиниловый спирт (ПВА), поскольку он растворим в воде и безопасен для окружающей среды. ПВА окружает моющее средство и создает пленку, которая легко разрушается под воздействием воды, но ее можно точно измерить, чтобы использовать только то количество, которое необходимо для каждой стирки, тем самым экономя время и повышая эффективность очистки.

Некоторые испытания показали, что пленки ПВА эффективно сокращают количество отходов от чистящих средств, а также предотвращают чрезмерное использование. Например, исследования показали, что замена этих типов капсул сокращает использование моющих средств до тридцати процентов, что представляет собой значительную экономию с точки зрения денег, потраченных на расходные материалы, а также с точки зрения воздействия на окружающую среду, вызванного ими. Еще одним преимуществом является его способность разлагаться на безвредные вещества после биоразложения, что устраняет потенциальные риски загрязнения, связанные с их сбросом в природные воды или другие места, где они могут накапливаться в течение многих лет.

Кроме того, поливиниловый спирт имеет практические преимущества, такие как простота хранения и обращения по сравнению с жидкими или порошкообразными моющими средствами. Эти экологические преимущества и удобство делают ПВА отличным выбором для современных составов для стирки.

Являются ли средства для посудомоечных и прачечных, использующие ПВА, безопасными для окружающей среды?

При правильном выбрасывании средства для мытья и стирки, содержащие ПВА (поливиниловый спирт), считаются безвредными для окружающей среды. Он биоразлагается под действием микробов при наличии оптимальных условий, подобных тем, которые существуют на очистных сооружениях, на воду и углекислый газ. Многими исследователями достоверно доказано, что при его распаде не образуются ядовитые вещества, что делает его экологически чистой альтернативой корпусным моющим средствам. По этим причинам использование ПВА в них способствует устойчивости, а также снижает негативное воздействие на окружающую среду.

Могут ли листы для стирки на основе ПВА сократить количество пластиковых отходов?

Традиционная пластиковая упаковка, используемая в жидких и порошкообразных моющих средствах, может быть заменена листами для стирки на основе ПВА, что значительно сокращает количество пластиковых отходов. Когда эти листы смешиваются с водой, они полностью исчезают, не оставляя после себя пластика, который мог бы остаться неразложившимся. Кроме того, поскольку они занимают меньше места, чем другие формы моющих средств для стирки, такие как жидкости или порошки, листы ПВА требуют значительно меньшего количества упаковочных материалов, что, в свою очередь, еще больше снижает общее потребление пластика. Таким образом, обычные упаковки для моющих средств могут стать более экологически чистыми, если их заменить на их экологически чистые аналоги, изготовленные из ПВА — поливинилового спирта, при этом оставаясь такими же эффективными для стирки одежды и способствуя спасению нашей планеты от загрязнения, создаваемого пластиком.

Каково влияние ПВС на очистные сооружения (ОСВ)?

Как ведет себя ПВА на очистных сооружениях?

На очистных сооружениях ПВС расщепляется бактериями. Согласно исследованиям, контролируемая среда, обнаруженная на большинстве современных очистных сооружений, обеспечивает скорость биоразложения ПВС более 90%. Условия, необходимые для оптимального разложения ПВС, включают достаточный период его хранения, значение pH и температуру, а также наличие акклиматизированных микроорганизмов.

Например, в двухнедельном цикле исследований, проведенных Чжэном и др., уровни концентрации поступающего ПВС упали с 20 мг/л до уровня ниже 1 мг/л только в аэробных условиях. Эти результаты согласуются с другими исследованиями, которые предполагают, что фазы с высокой метаболической активностью среди аэробных микроорганизмов лучше всего подходят для расщепления ПВС.

Кроме того, в исследовании отмечается, что качество сточных вод не превышает допустимых пределов, установленных органами экологического регулирования в отношении остаточного ХПК или его присутствия наряду с другими химическими веществами, такими как ПВС. Обычно концентрацию следует поддерживать на уровне около 0,1 мг/л, что соответствует мировым стандартам безопасных уровней для сбрасываемой воды.

В заключение этого резюме; можно сказать, что системы очистки сточных вод обладают хорошими возможностями борьбы с поливиниловым спиртом с помощью биоразлагаемых средств, чтобы свести к минимуму воздействие на окружающую среду. Такие предприятия, если они содержатся в идеальных условиях, в значительной степени помогут уменьшить количество присутствующих в сточных водах, сохраняя при этом их экологически чистый статус в бытовых чистящих средствах, содержащих это соединение.

Способны ли микроорганизмы на очистных сооружениях разлагать ПВС?

Действительно, микроорганизмы в очистных сооружениях способны эффективно разлагать ПВА. Наличие акклиматизированных популяций микроорганизмов, достаточное время удержания, а также оптимальные условия pH и температуры являются одними из основных факторов, способствующих этой деградации. Исследования Чжэна и др. (2020) показали, что аэробная среда в очистных сооружениях может значительно минимизировать количество ПВА, часто снижая его до экологически безопасных пределов. Таким образом, это показывает, что при контроле и обслуживании очистные сооружения могут эффективно очищать или разлагать ПВА, тем самым доказывая свой потенциал в минимизации его воздействия на окружающую среду.

Каковы проблемы очистки воды, загрязненной частицами ПВС?

Существует множество трудностей, связанных с очисткой воды, загрязненной частицами ПВС. Во-первых, ПВС имеет сложную молекулярную структуру, а также устойчив к общепринятым методам биодеградации из-за своей высокой молекулярной массы. Другая проблема связана с уровнем гидролиза, который влияет на растворимость и разлагаемость; частично гидролизованные ПВС сложнее разлагать, чем полностью гидролизованные. Помимо этого, существует проблема разнообразия в плане формулировки для различных применений, что означает, что для успешного разложения следует использовать индивидуальные стратегии, включающие как микробы, так и химикаты. И последнее, но не менее важное: присутствие других загрязняющих веществ в сточных водах может подавлять способность микроорганизмов разлагать ПВС, тем самым затрудняя очистку в целом.

Действительно ли ПВА экологичен?

Что делает ПВА экологически чистым выбором для производителей?

Поливиниловый спирт (ПВС) считается экологически безопасным выбором для производителей по нескольким причинам, которые были подтверждены обширными исследованиями. Для начала следует отметить, что ПВС легко растворяется в воде, а это означает, что он быстро рассеивается в окружающей среде, что облегчает его обработку и разложение. Согласно результатам исследования Тацуми и др., 2019 года, в контролируемых условиях биоразложения на очистных сооружениях, этот полимер продемонстрировал возможность достижения скорости разложения до 75% в течение тридцати дней.

Во-вторых, ПВС при разложении не выделяет ядовитых веществ, поэтому безопасен для водных организмов. Стоит также отметить, что это вещество получается из поливинилацетата в процессе полимеризации, что исключает использование опасных растворителей, обычно используемых на стадиях синтеза других типов искусственных полимеров, тем самым снижая его общее воздействие на окружающую среду при производстве.

По словам Кавагути и др., оценка углеродного следа в 2018 году была проведена с целью сравнить разницу между ПВС и другими пластиками. Было замечено, что этот материал имеет гораздо меньшие выбросы примерно на двадцать процентов во время производства. Кроме того, поскольку ПВС может естественным образом разлагаться на более простые соединения после выброса в природу, можно принять модели экономики замкнутого цикла, в соответствии с которыми продукты с истекшим сроком эксплуатации можно будет восстанавливать и использовать повторно более эффективно, чем раньше.

Еще одна причина, по которой многие промышленники предпочитают работать с ПВС, заключается в их адаптивности при сохранении экологических характеристик — их можно легко изменять в соответствии с различными потребностями, не жертвуя при этом экологичностью, что позволяет находить применение в различных секторах, включая упаковочную промышленность, сельскохозяйственный сектор, текстильное производство и другие, где цели устойчивого развития теперь имеют более высокий приоритет.

Подводя итог, можно сказать, что эти уникальные характеристики ПВС, такие как способность к разложению и нетоксичность в сочетании с более низкими выбросами в эквиваленте CO2, подкрепленные эмпирическими данными и результатами LCA, делают их наиболее подходящими материалами для экологически сознательных производителей.

Как ПВА способствует уменьшению загрязнения пластиком?

PVA уменьшает загрязнение пластиком несколькими способами. Во-первых, этому соединению требуется меньше времени для разложения в окружающей среде, чем другим пластикам, тем самым значительно сокращая накопление небиоразлагаемых отходов. Во-вторых, его нетоксичность гарантирует, что в экосистемы не попадут вредные вещества, что защищает как морские, так и наземные организмы. В дополнение к этому, при производстве PVA в атмосферу выбрасывается меньше углекислого газа, что снижает эффект глобального потепления, производимый этими газами на климатическую систему Земли. Оценка жизненного цикла показывает, что PVA поддерживает модели экономики замкнутого цикла, в которых материалы могут эффективно перерабатываться и восстанавливаться на завершающих стадиях их жизненного цикла, что приводит к минимальным объемам утилизации и одновременно содействует устойчивым практикам в различных секторах промышленности.

Каковы долгосрочные последствия использования ПВА для окружающей среды?

Использование ПВС в течение длительного времени оказывает скорее положительное, чем отрицательное воздействие на окружающую среду, поскольку он биоразлагаем. Это означает, что в отличие от других типов пластика, разложение которых на более мелкие кусочки могут занять сотни или тысячи лет, которые могут проглотить дикая природа и причинить вред в дальнейшем, использование поливинилового спирта приводит к его разложению в течение нескольких месяцев на безвредные вещества. вещества (вода и углекислый газ). Исследования показали, что это соединение быстро разрушается в почве или воде, где микроорганизмы существуют естественным образом, тем самым приближая нас не только к чистоте, но и создавая условия, необходимые для устойчивого развития. Кроме того, еще одним преимуществом является снижение выбросов углекислого газа в ходе производственных процессов, что снижает потенциал глобального потепления, связанный с выбросами парниковых газов от отраслей, участвующих в их производстве, таких как нефтеперерабатывающие заводы и т. д. Кроме того, оценки жизненного цикла показывают, что устойчивые методы управления отходами достигаются при использовании ПВС, поскольку он способствует переработке и восстановлению, тем самым поддерживая принципы экономики замкнутого цикла. Его биоразлагаемость в сочетании с принятыми методами безопасной утилизации обеспечивает общий экологический баланс, при этом учитывая необходимость постоянного улучшения окружающей среды в будущем.

Справочные источники

Поливиниловый спирт

Пластик

Биодеградация

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Что такое ПВА (поливиниловый спирт) и как его использовать?

Ответ: Поливиниловый спирт, или ПВА, представляет собой водорастворимый полимер, используемый во многих областях, таких как упаковка пищевых продуктов, контейнеры для стирки и чистящие средства. Его способность растворяться в воде уникальна среди пластмасс, что делает его применимым к биоразлагаемым пластикам, которые предпочтительнее традиционных.

Вопрос: Как биоразлагается ПВС и каково его воздействие на окружающую среду?

Ответ: Для биоразложения ПВА должны существовать соответствующие условия с участием соответствующих микроорганизмов. Однако процесс может отличаться во время очистки сточных вод или биоразложения поливиниловых спиртов в естественных условиях, поскольку в игру вступают различные факторы, такие как присутствие определенных бактерий или благоприятные параметры окружающей среды, которые влияют на то, как ПВС разлагается в окружающей среде.

Вопрос: Действительно ли ПВА является биоразлагаемым пластиком?

A: Хотя ПВС позиционируется как биоразлагаемый пластик, это не всегда справедливо для всех видов ПВС, поскольку их способность к разложению зависит от конкретных факторов окружающей среды и наличия определенных типов микробов; некоторые продукты, изготовленные из них, могут оставаться неразложенными или разлагаться медленнее, чем предполагалось, тем самым выбрасывая пластиковые частицы в экосистемы.

Вопрос: Как ПВА используется в Blueland и других чистящих средствах?

Ответ: Такие компании, как Blueland, учитывают характеристики водорастворимости, присущие ПВА, при разработке различных чистящих средств. Таким образом, растворимые пакеты могут быть созданы с использованием ПВА, что снижает зависимость от традиционных пластиков, таких как кувшины, во время работы по дому и, следовательно, способствует более экологичным методам управления бытовыми отходами.

Вопрос: Какую роль ПВА играет в упаковке пищевых продуктов?

Ответ: Поливиниловый спирт (ПВА) — это водорастворимый пластик, который служит барьером для влаги и кислорода в упаковке пищевых продуктов. Это помогает дольше сохранять продукты свежими, а также продлевает срок их хранения. Кроме того, его способность разлагаться при определенных обстоятельствах дает еще одно преимущество перед обычными пластиками с точки зрения экологичности.

Вопрос: Можно ли использовать ПВА, не нанося вреда очистным сооружениям?

Ответ: Использование ПВА в таких вещах, как контейнеры для стирки и посудомоечные машины, означает, что он может попасть в системы очистки сточных вод. Хотя при определенных условиях ПВА может разлагать пластик, не все очистные сооружения могут способствовать полному биоразложению этого материала. Таким образом, существует множество последствий для окружающей среды и различных объектов по переработке сточных вод.

Вопрос: В чем разница между ПВА и ПВС?

A: Эти два названия – PVA и PVOH – относятся к химическому соединению поливиниловый спирт. Первое название широко используется, тогда как второе представляет собой сокращенную форму, которая показывает его происхождение от гидролиза поливинилацетата. Оба термина описывают полимер, который легко растворяется в воде и имеет множество применений.

Вопрос: Вреден ли ПВА при попадании в окружающую среду?

Ответ: Если биоразложение ПВС не происходит полностью, то частицы микропластика могут попасть в окружающую среду и стать опасными веществами. Из этого следует, что необходимо использовать соответствующие методы утилизации, чтобы не создавать каких-либо неблагоприятных воздействий на окружающую среду, связанных с этими продуктами.

Вопрос: Повышает ли использование продуктов из ПВА, таких как контейнеры для стирки, экологичность?

Ответ: Одним из примеров может быть то, что использование таких предметов позволит сэкономить энергию, поскольку людям больше не понадобятся тяжелые упаковочные материалы, такие как пластиковые кувшины, во время транспортировки. Однако у каждой медали есть две стороны, и в этом случае все будет полностью зависеть от того, насколько эффективно работает процесс биоразложения и правильное управление окружающей средой.

Вопрос: Каковы преимущества водорастворимости ПВА?

A: Способность ПВА легко растворяться в воде дает некоторые практические преимущества, включая легкое растворение во время очистки, не оставляя никаких пятен или следов. Следовательно, если бы он хорошо разлагался, мы могли бы, возможно, сократить отходы от пластика, что в конечном итоге могло бы спасти много жизней, производя из него потребительские товары.