降解路线之争：厌氧降解应采用什么评判标准？

小将生物降解材料研究院 2022-04-23

当务之急是

推进建立完整的生物降解评判标准体系

【全文简述】

在降解技术路线中，生物分解塑料又细分为堆肥降解、厌氧降解、淡水环境降解等不同路径。对于厌氧降解或淡水环境降解如何评判一直受到业界质疑。

其实，厌氧降解和淡水环境降解在国际和国内都有检测标准，但缺乏评价判定标准，如果用堆肥降解标准作为厌氧降解和淡水环境降解的判断依据，又缺乏科学性。

因此，我们呼吁：当务之急应推进建立完整的生物降解塑料标准评价体系，为厌氧降解、淡水环境降解、海水降解等生物降解材料制定统一的检验与评价标准。

一

严格定义，规范用语

1、生物降解塑料的定义

根据《GB/T 20197-2006 降解塑料的定义、分类、标志和降解性能要求》，生物分解塑料是指：

在自然界如土壤和/或沙土等条件下，和/或特定条件如堆肥化条件下或厌氧消化条件或水性培养液中，由自然界存在的微生物作用引起降解，并最终完全降解变成二氧化碳（CO2）或/和甲烷（CH4）、水（H2O）及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质的塑料。

从上述定义来看，厌氧降解、淡水环境与堆肥化条件一样，都是特定条件下，由自然界存在的微生物引起的降解，属于生物降解的范畴。

2、如何定义全生物降解塑料

根据GB/T20197-2006 ，降解塑料指：

在规定条件下，经过一段时间和包含一个或更多步骤，导致材料化学结构的显著变化而损失某些性能（如完整性、分子质量、结构或机械强度）和/或发生破碎的塑料。

按照降解塑料的定义，在一定条件下具有降解性能的塑料都可称为降解塑料，降解塑料是一个大类，包括光降解、热氧降解塑料和生物分解塑料。

由于光降解塑料、热氧降解塑料的降解性能，是通过物理力学性能或微观结构的变化体现；同时受到条件限制，无论是在垃圾处理系统中或者自然环境中很难彻底降解，其崩解的塑料碎片反而增加回收难度，引发环境污染。

全生物降解塑料在相关标准或《轻工业联合会的指南》中没有给出定义，仍然用可降解塑料表述，在《GB/T 20197-2006》光氧降解塑料也列其中，出现光氧降解和PE加淀粉都在沿用可降解塑料。

为了区别于光降解塑料、热氧降解塑料、PE+淀粉等崩解型产品，将生物分解塑料称为（完）全生物降解塑料。

二

生物降解性的判定

任何材料最终总会以某种方式分解，只不过有的分解时间很短，有的分解时间很长，那么降解塑料的降解时间应该多长，降解到什么程度算是降解了呢，这不仅要有指标，更需要用合适的降解试验进行评价。而不同条件的试验方法由于赋予条件不一样，其得到的结果也会不一样。不同类型的降解塑料在相同条件下进行试验时结果也会不一样，所以需要建立系统科学的评价体系。

1试验方法

（1）厌氧降解

标准号	标准名称	实施日期
GB/T32106-2015	塑料在水性培养液中最终厌氧生物分解能力的测定通过测量生物气体产物的方法	2016-05-01
GB/T 33797-2017	塑料在高固体份堆肥条件下最终厌氧生物分解能力的测定采用分析测定释放生物气体的方法	2017-12-01
GB/T 38737-2020	塑料受控污泥消化系统中材料最终厌氧生物分解率测定采用测量释放生物气体的方法	2020-11-01

以上是我国已发布厌氧降解试验标准，其中《GB/T 38737-2020》将于11月1日实施，其内容等同ISO 13975:2019。目前ISO与ASTM均发布了厌氧降解的试验标准，随着全球禁塑热潮的推进，各种生物降解路线受到人们关注，厌氧降解塑料的试验方法也将逐步得到普及与完善。

（2）淡水环境降解

标准号	标准名称	实施日期
GB/T 19276.1-2003	水性培养液中材料最终需氧生物分解能力的测定采用测定密闭呼吸计中需氧量的方法	2004-02-01
GB/T 19276.2-2003	水性培养液中材料最终需氧生物分解能力的测定采用测定释放的二氧化碳的方法	2004-02-01

GB/T 19276.1-2003与GB/T 19276.1-2003是我国现行的测定淡水环境中塑料材料生物分解率的试验方法，其试验环境与自然界水性系统紧密相关，可以反映自然界的生物分解情况。

2生物分解率的判定

单一聚合物

混合物

生物分解塑料

GB/T 20197-2006

生物分解率应≥60%

有机成分应≥51%，生物分解率应≥60%，且材料中组分≥1%的有机成分的生物分解率应≥60%

从生物分解塑料的定义中可看出，其制品使用并废弃后，能在自然条件或需氧、厌氧等条件下被分解成二氧化碳和水等小分子物质，其目的是突出其最终制品对环境的无污染性，不会对环境造成额外的负担。

在国家推荐标准GB/T 20197-2006中要求生物分解塑料：

单一成分的其生物降解率≥60%；

混合物情况下有机成分应≥51%且生物分解率应≥60%。

有机成分指材料中含量(以干燥质量计)＞1%的部分，对于含量小于1%的部分不要求证明其生物分解性能，但是这部分有机物成分的总比例不能超过5%。

生物分解性能的测定采用的试验方法是GB/T 19277和/或GB/T19276.1和/或GB/T 19276.2（和/或ISO 17556）等需氧生物分解试验方法。

但，对于厌氧降解试验方法所取得的结果，是否等同于采用以上生物分解率并未说明，或者另出台厌氧降解塑料的技术要求。因此，我们无法对于厌氧降解塑料的降解性能合格与否进行判定，需要建立完整的厌氧降解塑料的产品评价方法。

（1）厌氧降解 VS 可堆肥

在《GB/T 20197-2006 降解塑料的定义、分类、标志和降解性能要求》中，将降解塑料按照降解途径分为生物分解塑料、可堆肥塑料、光降解塑料、热氧降解塑料。

可堆肥塑料是（可）降解塑料中的一种，在堆肥化条件下，由于生物反应过程，可被降解和崩解，并最终完全分解为二氧化碳（CO2）、水（H2O）及其所含元素的矿化无机盐以及新的生物质，并且最后形成的重金属含量、毒性试验、残留碎片等应符合相关标准的规定。

可堆肥降解塑料要求的标准主要为欧盟EN 13432、EN 14995；ASTM D6400、ISO 17088。按照《EN13432:2000 包装通过堆肥和生物降解回收利用的要求试验方案和验收评估准则》，要求可堆肥包装的生物降解率在180天内至少达到参比材料生物降解率的90%。我国的标准《GB/T 28206-2011可堆肥塑料技术要求》等同采用ISO 17088，以上标准基本是同等内容。其试验方法主要参照GB/T 19277.1 、ISO 14822-2、ASTM D5338。

可堆肥降解塑料除了要求变成二氧化碳和水外，还要求材料在堆肥周期内（180天）能变成小于2cm的小块，并要求堆肥产生的重金属含量满足各国的标准要求，并且与传统堆肥比较不会对植物的生长产生不良影响，由此可见可堆肥降解塑料检测标准和评判体系是完整有效的。

而在厌氧降解试验方法中，对于试验周期的要求并不完全相同：GB/T32106-2015 （水性培养液）要求试验周期25-60天；GB/T 33797-2017 （高固态厌氧消化）要求试验周期15天或者生物分解率达到平稳期；GB/T 38737-2020 （污泥厌氧消化）要求试验周期为60天-90天。

厌氧降解和可堆肥在降解途径/环境、试验周期、最终产物指标的要求并不相同，所以不能用可堆肥塑料中“180天内生物降解率≥90%”的评判标准来判定厌氧降解是否合格。

（2）水溶性聚合物

水溶性聚合物能够溶解或溶胀于水中形成水溶液或分散体系，具有强亲水性。其生物分解性的检验方法可使用GB/T 19276.1和GB/T 19276.2进行测定，生物分解性的判定参照GB/T 20197-2006中对于生物分解塑料的判定。

但是由于水介质及试样的吸附作用会导致误差，如试样中存在较多低分子部分或除聚合物外有添加成分时会发生早期分解现象，对于其分解后的物质性质也没有提出要求，其生物分解性能及环保性一直受到质疑。

三

总结：当务之急是建立评判体系

国内普遍仅将可堆肥塑料认定为生物降解塑料，我国生物降解塑料检测标准与评价标准的制定也大多参照欧盟EN13432（《包装通过堆肥和生物降解回收利用的要求试验方案和验收评估准则》），评判标准除了要求生物降解率之外，也包括生态毒性的规定。而我国对于生物降解塑料的相关标准中除了在可堆肥塑料的标准中对于生态毒性有明确规定外，其他标准中只要求生物降解率≥60%，很多新型材料在检验与评价方法缺乏可以参照的权威标准，仅用可堆肥塑料的评价标准进行判定也不科学。

我国禁塑政策正在全面推进，亟需扩大生物降解产业规模，当务之急应推进建立完整的生物降解标准评价体系，为厌氧降解、淡水环境降解、海水降解等生物降解材料制定统一的检验与评价标准，完善标准体系，规范行业发展，同时也为工商执法提供参考依据。

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