АЕРОБНА БІОРОЗКЛАДНІСТЬ ПЛІВКОВИХ ПОЛІМЕРНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ КРОХМАЛЮ ТА ПОЛІВІНІЛОВОГО СПИРТУ ЯК ЕКОЛОГІЧНО БЕЗПЕЧНОЇ АЛЬТЕРНАТИВИ ДЛЯ ПАКУВАЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ
DOI:
https://doi.org/10.30857/2786-5371.2026.1.3Ключові слова:
аеробна біорозкладність, крохмаль, полівініловий спирт, закритий респірометр, ISO 14851, пакувальні матеріалиАнотація
Мета. Метою роботи є експериментальне визначення ступеня кінцевої аеробної біологічної розкладності плівкового полімерного матеріалу на основі суміші крохмалю та полівінілового спирту (ПВС) у масовому співвідношенні 25:75 у водному середовищі методом закритого респірометра відповідно до вимог міжнародного стандарту ISO 14851:1999.
Методика. Дослідження проводились методом закритого манометричного респірометра Sapromat D12 (Voith, Німеччина) відповідно до ISO 14851:1999 (EN ISO 14851:2004). Загальна тривалість тесту - 99 діб; аналіз проводиться на проміжному етапі (43-тя доба). Реакційні флакони об'ємом 510 мл з об'ємом рідкої фази 164 мл інкубувались при температурі 30°C та атмосферному тиску 1010 гПа. Активний мул міської станції біологічного очищення стічних вод використали як інокулюм. Тест включав 12 флаконів: 2 контрольних (бланк, F₂), 2 флакони з еталонним матеріалом (мікрокристалічна целюлоза, F₃), 8 дослідних флаконів із тестовим матеріалом (F₉). Теоретичну потребу в кисні (ThOD) розраховували з елементного складу компонентів за формулою, наведеною у Додатку А до ISO 14851:1999.
Результати. Розраховані значення ThOD: для крохмалю (C₆H₁₀O₅)ₙ – 1185 мг/г, для ПВС (C₂H₄O)ₙ – 1818 мг/г, для суміші 25:75 – 1660 мг/г. Середнє значення для бланку на 43-ту добу склало 8,3 мг/л, що є прийнятним відповідно до вимог п. 10 стандарту. Еталонний матеріал (целюлоза) показав ступінь біорозкладності 61–68%, що підтверджує валідність тесту. Тестовий матеріал (крохмаль/ПВС 25:75) продемонстрував ступінь аеробної біодеградації від 38,4% до 55,7% для основної групи зразків (флакони 5, 6, 9–12). Лаг-фаза для тестового матеріалу становила близько 1,4 доби, що суттєво коротше порівняно з целюлозою (~7–8 діб).
Наукова новизна. Вперше виконано кількісну оцінку аеробної біорозкладності плівкового полімерного матеріалу на основі суміші крохмаль/ПВС 25:75 методом закритого респірометра (ISO 14851) у повному 99-добовому тесті. Визначено кінетичні характеристики біодеградації, зокрема тривалість лаг-фази, фази інтенсивної деградації та плато для кожного типу зразків.
Практична значимість. Отримані дані підтверджують суттєвий рівень аеробної біорозкладності матеріалу на основі суміші крохмаль/ПВС, що обґрунтовує перспективність його застосування як екологічно безпечного пакувального матеріалу відповідно до вимог сучасного екологічного законодавства Європейського Союзу та принципів циркулярної економіки.
Завантаження
Посилання
Geyer R., Jambeck J. R., Law K. L. Production, use, and fate of all plastics ever made. Science Advances. 2017. Vol. 3, No. 7. Art. e1700782. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.1700782.
A European Strategy for Plastics in a Circular Economy. Brussels: European Commission, 2018. COM(2018)28 final.
Directive (EU) 2019/904 of the European Parliament and of the Council of 5 June 2019 on the reduction of the impact of certain plastic products on the environment. Official Journal of the EU. 2019. L 155, p. 1–19.
Regulation (EU) 2022/1616 of the European Parliament and of the Council on recycled plastic materials and articles intended to come into contact with food. Official Journal of the EU. 2022. L 243.
Pelissari F. M., Yamashita F., Grossmann M. V. E. Extrusion and thermo pressing of starch/polyvinyl alcohol blends films. Industrial Crops and Products. 2011. Vol. 33. P. 648–655. DOI: https://doi.org/ 10.1111/j.1365-2621.2010.02533.x.
Tang X., Alavi S. Recent advances in starch, polyvinyl alcohol based polymer blends, nanocomposites and their biodegradability. Carbohydrate Polymers. 2011. Vol. 85, No. 1. P. 7–16. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2011.01.030.
Chiellini E., Corti A., D'Antone S., Solaro R. Biodegradation of poly (vinyl alcohol) based materials. Progress in Polymer Science. 2003. Vol. 28, No. 6. P. 963–1014. DOI: https://doi.org/ 10.1016/s0079-6700(02)00149-1.
Wang J., Cheng F., Zhu P. Structure and properties of urea-plasticized starch films with different urea contents. Carbohydrate Polymers. 2014. Vol. 101. P. 1109–1115. DOI: https://doi.org/10.1016/ j.carbpol.2013.10.050.
ISO 14851:1999. Determination of the ultimate aerobic biodegradability of plastic materials in an aqueous medium – Method by measuring the oxygen demand in a closed respirometer. Geneva: ISO, 1999. 25 p.
EN ISO 14851:2004. Determination of the ultimate aerobic biodegradability of plastic materials in an aqueous medium – Method by measuring the oxygen demand in a closed respirometer. Brussels: CEN, 2004.
Zuchowska D., Steller R., Meissner W. Structure and properties of degradable polyolefin–starch blends. Polymer Degradation and Stability. 1998. Vol. 60. P. 471–480. DOI: https://doi.org/10.1016/s0141-3910(97)00110-9.
Kumar A., Saranyadevi S., Selva Kumar T., Neupane S., Pawde S. V., Liu S., Ali S., Wei S. Starch based biodegradable packaging systems and their interactions with food components, shelf-life implications: a review. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications. 2025. Vol.13. Art. 101067. DOI: https://doi.org/10.1016/j.carpta.2025.101067.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Олена ІЩЕНКО, Дарія КУЧИНСЬКА
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
