Plastično je fantastično

Plastična enciklopedija

Polimer

- makromolekula sastavljena od mnogo ponavljajućih jedinica.

Polimer (naziv poly-mer dolazi iz grčkog jezika: poly - mnogo, meros - dijelovi) se smatra najčešće organskim spojem iako postoje i anorganski polimeri. Polimeri mogu sadržavati tisuće ponavljajućih jedinica (monomera) koji su poslagani linearno ili razgranato i mogu imati molekulnu masu i veću od 1 milijun daltona (dalton = g/mol).

Polimeri se nalaze u prirodi ili ih je načinio čovjek (umjetni, sintetski).

Prirodni polimeri (= biopolimeri) su specifični i važni sastojci živih organizama. Najčešće su polisaharidi (npr. celuloza, škrob, glikogen) i bjelančevine (npr. gluten, kolegan, enzimi) iako postoje i neke druge vrste kao što su lignin i poliesteri.

Sintetski polimeri predstavljaju veliku i raznovrsnu skupinu spojeva koji nisu poznati u prirodi, a sintetiziraju se kemijskim i biokemijskim postupcima. Godišnja svjetska proizvodnja sintetskih polimera 2012. je iznosila 288 milijuna tona. (Plastics - The Facts 2013).

Osnovna uporaba sintetskih polimera je proizvodnja plastike. Polimeri se od plastike razlikuju u tome što su čisti spojevi, za razliku od plastike koja predstavlja gotovi materijal (polimer s dodatcima) spreman za uporabu.

OSNOVNO
Polimer se može zamisliti kao biserna ogrlica koja je sastavljena od pojedinačnih bisera (monomera) poslaganih linearno.

Biopolimer

- polimer koji su načinili živi organizmi.*

Biopolimeri (= prirodni polimeri) su važni sastojci živih organizama (uključujući bjelančevine, nukleinske kiseline i polisaharide). Najčešće su polisaharidi (npr. celuloza, škrob, glikogen) i bjelančevine (npr. gluten, kolagen, enzimi), iako postoje i mnoge druge vrste kao što su lignin, poliesteri itd.

Alternativa 1: potpuno ili djelomično bioizvorni polimeri (CEN/TR 15932:2009)

* Prema: PAC, 1992, 64, 143 (Glossary for chemists of terms used in biotechnology (IUPAC Recommendations 1992)), definition on page 148

Plastika

- polimerni materijal koji karakterizira plastičnost.

Osnovna komponenta plastike (iz grčkog: plastikos - oblikovljivo, plastos - oblikovano) je polimer, koji je "formuliran" dodavanjem dodataka i punila kako bi se dobio tehnički materijal - plastika. Plastiku određuje njezina plastičnost - stanje viskozne kapljevine u određenom trenutku preradbe.

Prema EN ISO 472: Plastika - materijal koji kao osnovni sastojak sadrži visoki polimer (polimer visoke molekulne mase) i koji se u određenom stupnju preradbe u gotovi proizvod može oblikovati tečenjem.

Biorazgradnja

- degradacija tvari biološkom aktivnosti.

Biorazgradnja mora uključivati djelovanje živih organizama u procesu razgradnje, no može se i kombinirati s drugim abiotičkim procesima. Biorazgradnju izaziva djelovanje enzima, bilo probavnih sustava u živim organizmima ili/i izoliranih ili izlučenih enzima. Organizmi provode biorazgradnju na supstratima koji su prepoznati kao hrana i služe kao izvor nutrijenata.

Krajnji proizvodi biorazgradnje su uobičajeni proizvodi digestije kao što su ugljikov dioksid, voda, biomasa i metan. Taj konačni korak poznat je pod nazivom konačna biorazgradljivost ili biološka mineralizacija.

Za praktične svrhe moraju se poznavati brzina biorazgradnje i konačni proizvodi biorazgradnje.

Biorazgradljiva plastika

- plastika podložna biorazgradnji.

Degradacijski proces biorazgradljive plastike može uključivati istovremene ili slijedne abiotičke i biotičke korake, no mora uključivati korak biološke mineralizacije.

Biorazgradnja plastike događa se ako biološki sustav (organizam) iskoristi organski materijal plastike kao izvor nutrijenata. Biorazgradljiva plastika može se bazirati na obnovljim sirovinama - biomasi (npr. škrobu) ili neobnovljivim - fosilnim sirovinama (npr. nafti) prerađenim kemijskim ili biotehnološkim procesima. Izvor ili proces kojim se biorazgradljiva plastika proizvede ne utječe na klasifikaciju biorazgradljive plastike.

Brzina biorazgradnje plastičnog proizvoda, osim o specifičnoj formulaciji plastike, ovisi i o omjeru površine i volumena, tj. debljini itd.

OSNOVNO
Mikroorganizmi prepoznaju biorazgradljivu plastiku kao hranu te je konzumiraju i probavljaju.

Kompostabilna plastika

- plastika koja se biološki razgrađuje u uvjetima
i u vremenskom okviru ciklusa kompostiranja.

Kompostiranje je način obrade organskog otpada koji se odvija u aerobnim uvjetima (uz prisustvo kisika), pri čemu se organski materijal mijenja s pomoću mikroorganizama koji se javljaju u prirodi. Tijekom industrijskog kompostiranja temperatura u kompostirajućoj hrpi može doseći temperature i do 70 °C.

Kompostiranje se događa u vlažnim uvjetima, a proces kompostiranja odvija se mjesecima. Važno je razumjeti da biorazgradljiva plastika nije nužno kompostabilna (može se biološki razgraditi tijekom duljeg vremenskog razdoblja ili pod drugačijim uvjetima), dok kompostabilna plastika uvijek je biorazgradljiva. Određivanje kriterija za kompostabilnu plastiku važno je jer materijali koji nisu prikladni za kompostiranje mogu sniziti konačnu kvalitetu komposta.

Kompostabilna plastika definirana je raznim nacionalnim i međunarodnim normama (npr. EN13432, ASTM D-6900) koje se odnose na industrijsko kompostiranje.

EN13432 definira karakteristike ambalažnog materijala koje mora zadovoljavati da bi bio prepoznat kao kompostabilan i prihvatljiv za recikliranje organskog čvrstog otpada. EN 14995:2006 proširuje opseg plastike koja se primjenjuje za neambalažne primjene. Te norme predstavljaju osnovu za brojne certifikacijske sustave.

Prema normi EN 13432 kompostabilni materijal mora posjedovati sljedeća svojstva:
• Biorazgradljivost: sposobnost pretvorbe kompostabilnog materijala u CO2 pod djelovanjem mikroorganizama. Ovo svojstvo mjeri se prema normi EN 14046 (također objavljenoj kao ISO 14855: Biorazgradljivost pod kontroliranim uvjetima kompostiranja). Kako bi se dokazala potpuna biorazgradljivost, razina biološke razgradnje od najmanje 90 % mora biti postignuta u manje od 6 mjeseci.
• Raspadljivost (mogućnost dezintegracije): fizička fragmentacija i gubitak vidljivosti u konačnom kompostu, izmjereno ispitivanjem kompostiranja u laboratorijskim uvjetima (EN 14045)
• Izostanak negativnih učinaka na proces kompostiranja
• Niske razine teških metala i izostanak negativnog utjecaja na konačni kompost.

Kućno kompostiranje razlikuje se od industrijskog po nižoj temperaturi u hrpi komposta. Plastika se mora posebno ispitati kako bi se dokazala kompostabilnost u uvjetima kućnog kompostiranja.

OSNOVNO
Kompostabilna plastika biološki se razgrađuje u uvjetima industrijskog kompostiranja.

Bioplastika

- plastika koja je biorazgradljiva, bioizvorna ili oboje.*

Pojam u svojoj osnovnoj definiciji najviše rabi plastičarska industrija, a manje znanstvena zajednica.

• Alternativa 1: može značiti biokompatibilna plastika (CEN/TR 15932)
• Alternativa 2: prirodni plastični materijal. Malo je poznatih bioplastičnih materijala.
Najpoznatiji primjer su poli(hidroksi-alkanoati) - prirodni plastomerni poliesteri.

* European Bioplastics

Bioizvorna plastika

- plastika na osnovi biomase (ne uključujući fosiliziranu biomasu).

Plastika može biti potpuno ili djelomično na osnovi biomase (= obnovljivih izvora). Primjena obnovljivih izvora trebala bi voditi do više održivosti plastike.

Iako su fosilni izvori također prirodni, nisu obnovljivi i ne smatraju se osnovom za bioizvornu plastiku. Za utvrđivanje u kojoj mjeri je plastika bioizvorna, pogledajte odlomak Bioizvorni sadržaj ugljika.

Bioizvorni materijali najčešće se smatraju biomaterijalima iako u stručnoj uporabi ti pojmovi nisu sinonimi (pogledajte odlomak Biomaterijal). Uporaba tog pojma kao sinonima pojmu bioizvorne plastike stoga se smatra neprikladnom i treba ju izbjegavati.

Biomasa

- materijal biološkog izvora koji ne uključuje fosilizirane i geološke materijale
(= obnovljivi izvori)

Pojmovi biomasa i obnovljivi izvori opisuju isto s gledišta izvora i vremena obnavljanja.

Obnovljivi izvor je izvor koji se obnavlja brzinom usporedivom s brzinom iskorištavanja.
Biomasa može biti životinjskog, biljnog ili mikrobnog porijekla.

Bioizvorno

- dobiveno od biomase.

Bioizvorni sadržaj ugljika - sadržaj ugljika dobivenog od biomase kao maseni udio ukupnog organskog ugljika u materijalu.

Bioizvorni sadržaj ugljika precizno se definira mjerenjem sadržaja izotopa 14C (sadržaj ¹⁴C u obnovljivim izvorima mnogo je viši nego u fosilnim, a vrijeme poluraspada je 5730 godina). Ova metoda temelj je norme ASTM D-6866: Standardne metode određivanja bioizvornog sadržaja krutih, kapljevitih i plinovitih uzoraka primjenom metode datiranja radioaktivnim ugljikom). U razvoju su i druge norme koje se temelje na istom principu.

Certifikati i certifikacijski znakovi na temelju ASTM D 6866 dostupni su za materijele različitog bioizvornog sadržaja.

“Bioizvorni sadržaj” ima jednako značenje prema normi ASTM D 6866-08.
“Sadržaj biomase” usko je povezan, a definira se kao maseni udio materijala na osnovi biomase (CEN/TR 15932:2009).

Biomaterijal

- materijal za biomedicinske primjene

Pogledajte definicije koje je izdalo međunarodno Društvo za biomaterijale (Society for Biomaterials)

Održivost

- opći pojam koji opisuje opterećenje izvora procesa ili proizvoda.

Dva su glavna djelokruga u kojima se prikazuje održivost. Uži se usredotočuje isključivo na primjenu materijala i izvora energije. Širi uzima u obzir šire društvene aspekte i smatra da se održivost sastoji od održivosti gospodarstva, društva i izvora (resursa). Potonja definicija smatra se lošije definiranom zbog proizvoljne prirode uporabljenih parametara i kriterija, dok je prva više tehničke prirode.

Održivost se najčešće opisuje definicijom koja je potekla s konferencije o klimatskim promjenama u Rio de Janeiru: Uporaba resursa bez ugrožavanja mogućnosti budućih generacija da učine isto.

Drugačiju definiciju usredotočenu na materijal i obnovljivost energije skovao je R. Baum: Sunce sa sjedištem u stvarnom vremenu.

Poanta objih definicja je da održivost nije kompatibilna s konačnom i iscrpljujućim potrošnjom resursa. Druga definicija priznaje Sunce kao jedini izvor energije (također potreban za stvaranje biomase).

Ključni alati za procjenu održivosti mogu se svrstati u četriri glavne kategorije:
1. Alati za održivo upravljanje (npr. GGP);
2. Metode i alati za procjenu ekološke, ekonomske i socijalne učinke (npr. LCA);
3. Alati za upravljanje okolišem i certificiranje (npr. EMAS);
4. Alati za održivo konstruiranje (npr. ecodesign).

Održivost se najčešće mjeri s pomoću procjene životnog ciklusa (LCA) (life cycle assesment), sustavne i objektivne metode za vrednovanje i kvantificiranje energije i posljedica na okoliš kao i potencijalnih učinaka povezanih s proizvodom/ procesom/aktivnosti tijekom čitavog životnog ciklusa, od pridobivanja sirovina do kraja životnog ciklusa ("od kolijevke pa do groba"). Sve faze proizvodnog procesa smatraje se povezanima i međusobno ovisnima, tako da je moguće procijeniti kumulativne utjecaje na okoliš. Na međunarodnoj razini, LCA opisuju norme ISO 14040 i ISO 14044.

LCA je glavni alat za provedbu "promišljanja životnog ciklusa" (e. Life Cycle Thinking, LCT). LCT je od temeljne važnosti jer uključuje razmatranje cijelog lanca proizvoda i prepoznavanje koja poboljšanja i inovacije se mogu primijeniti.

LCA je također poznat kao analiza životnog ciklusa, ekobilance i analiza od kolijevke pa do groba.

OSNOVNO
Pojednostavljen primjer održivosti mogu prikazati sljedeća dva primjera. Održiv proces je tok rijeke. U teoriji je neiscrpan i nastavlja se se iz godine u godinu. Primjer neodrživog procesa je rudarstvo. Nakon što je ruda uklonjena iz zemlje i iskorištena, bit će potrošena i nikada se više neće pojaviti.



Izvori:
Plastics - The Facts 2013, PlasticsEurope, 2010

IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book"). Compiled by A.D.McNaught and A. Wilkinson. Blackwell Scientific Publications, Oxford (1997). XML on-line corrected version: (2006.) created by M.Nic, J.Jirat, B.Kosata; updates compiled by A. Jenkins.

EN ISO 472 Plastics - Vocabulary

Technical report CEN/TR 15932: 2010 Plastics - Recommendation for terminology and characterisation of biopolymers and bioplastics, European Committee for Standardization, Brussels, March 24, 2010.

ASTM D883 - 11 Standard Terminology Relating to Plastics (including literature related to plastics terminology in Appendix X1)

EN 13193:2000 Packaging - Packaging and the environment - Terminology

EN 13432:2000 Packaging - Requirements for packaging recoverable through composting and biodegradation

EN 14995:2006 Plastics: Evaluation of compostability

Council of the European Union, Improving environmental policy instruments. Council conclusions, Brussels, 21 December 2010.