Tilbake til søkeresultatene

MILJØFORSK-Miljøforskning for en grønn samfunnsomstilling

Constraints to degradation of biodegradable plastics in terrestrial systems

Alternativ tittel: Nedbrytning av biologisk nedbrytbar plast i jord og avfallsstrømmer

Tildelt: kr 5,9 mill.

De siste årene har det kommet en rekke bionedbrytbare plastvarianter, også i Norge. Men hvor nedbrytbar er egentlig denne plasten under norske forhold med relativt lave temperaturer? Brytes den fullstendig ned, eller omdannes den til makro- eller mikroplast i stedet? Gjennom prosjektet har forskerne i DGRADE forsøkt å finne svar på disse spørsmålene. De kan nå slå fast at plasten brytes ned, men kun hvis forholdene ligger til rette for det. Dette er basert på forsøk med bionedbrytbar plastfolie i landbruket og komposteringsforsøk med bionedbrytbare ølglass. Forskning viser at vi forsøpler mer når et produkt er stemplet som nedbrytbar. Men såkalte nedbrytbare produkter forsvinner ikke raskt nok i naturen av seg selv. Hvis ikke forholdene er gode nok, kan også nedbrytbare plastprodukter bidra til plastforsøpling. Vellykket kompostering av nedbrytbare ølglass Før koronapandemien brøt ut, opererte Øyafestivalen med engangs-ølglass laget av bionedbrytbar plast, merket som komposterbar. Etter endt festival ble de brukte glassene sendt til avfallsselskapet SIMAS i Sogn. Her ble det satt opp et komposteringsforsøk i stor skala, der nedbrytingen av ølglassene ble fulgt av forskerne. Resultatene var gode. Glassene havnet der de skulle, altså i industriell kompost. De hadde dermed gode betingelser for nedbrytning. De var fullstendig brutt ned og borte i løpet av tre måneder. Problemet er bare at SIMAS er én av få, om ikke den eneste, som tilbyr kompostering av bionedbrytbar plast her til lands. I vanlig kompost ville nok ikke glassene blitt brutt ned i samme grad, i hvert fall ikke før det hadde gått lang tid. Bionedbrytbar landbruksfolie: Høyere moldinnhold gir raskere nedbrytning Også jordbruket bruker mye plast. I Norge regner man med at det går med mer enn 12.000 tonn plastemballasje årlig. I tillegg blir landbruksfolie benyttet for å dekke jorden. Det skal blant annet hindre vekst av ugress og holde på fuktighet. Som for all bionedbrytbar plast krever også nedbrytingen av nedbrytbar landbruksfolie en gitt temperatur. I tillegg må det være visse typer mikroorganismer til stede i jorda. Hvis forholdene ikke ligger til rette for nedbrytning, kan bøndene risikere at plasten de pløyer ned, blir liggende der i lang tid, og vil kunne hope seg opp i jorda, noe som er uheldig for organismene som lever der og vår øvrige natur. I 2020 gravde forskerne i DGRADE ned biter av bionedbrytbar plastfolie i jord på seks gårder med ulike jord- og klimaforhold, i Rogaland, Agder og Viken. Plasten var lagt i nylonposer for å forhindre at den kom på avveie. Den ble deretter overvåket i to år. Resultatene viste store variasjoner fra gård til gård. Det var mellom 8 og 44 prosent vekttap av den nedgravde bionedbrytbare landbruksfolien i løpet av perioden. Jo høyere temperaturen var i jorda, og jo høyere moldinnholdet var, desto raskere skjedde nedbrytingen. Etter to år i jorda var samtlige nylonposer fylt med kortvarig mikroplast – kortvarig, fordi jo mindre den nedbrytbare plasten er, desto fortere vil den brytes ned videre. Gitt at mikroorganismene i jorda får god nok tid til å bryte ned plasten, kan forskerne altså bekrefte at bionedbrytbar landbruksfolie er det navnet tilsier. Også i Norge med relativt lave temperaturer. Det anbefales likevel ikke å bruke slik folie oftere enn hvert tredje til fjerde år. Det er for å forsikre at plasten er tilstrekkelig brutt ned før ny plast tilføres. Bionedbrytbar plast i biorest I tillegg til nedbrytningsforsøkene i jord og industriell kompost har forskerne undersøkt hva som skjer med bionedbrytbar og komposterbar plast i biogassproduksjon. En god del av matavfallsposene vi bruker er laget av og merket som komposterbar plast. Tall fra Statistisk sentralbyrå viser imidlertid at kun 20 prosent av matavfallet fra husholdninger går til kompostering. 80 prosent går til biogassproduksjon. Her viste det seg at bionedbrytbare matavfallsposer brytes lite ned under biogassprosessen (maks 21-33 prosent vekttap), selv med termisk hydrolyse forbehandling og selv under termofile forhold (høy temperatur), noe som betyr at det meste blir igjen i biorest og så i landbruksjord, hvis ikke bioresten etterbehandles for å fjerne plasten. Miljøvennlige alternativer? Livsløpsanalyser (LCA) er en metode som brukes til å kvantifisere miljøpåvirkninger fra et produkt igjennom dens livsløp. Utslipp fra produksjon, transport, bruk og avfallshåndtering inkluderes. Ved å identifisere produkter med samme funksjon, kan man sammenligne miljøprestasjonen over livsløpet, og unngå at man tar valg som kun forbedrer miljøprestasjonen i et eller noen ledd. Forskerne i DGRADE har jobbet med å få kunnskap om hvor miljøvennlig bionedbrytbar plast er sammenlignet med andre alternativer ved å bruke LCA, og hvilke anvendelsesområdet nedbrytbar plast i så fall egner seg til.

The project has had major outcomes in several fields, including agriculture, waste treatment by composting and biogas production, consumer behaviour and education, policy making regarding organic food waste treatment, and life cycle assessment of plastic products. Agriculture: Before this project, the fate of biodegradable plastic mulch was unknown under Nordic conditions. It has now been established that degradation occurs, albeit at a slower pace, with worse-case scenarios for complete degradation in Norwegian soils lying between 2.5 and 9 years, depending on climatic conditions, soil properties and agricultural practices. Beside higher soil temperature, higher soil organic matter content has been shown to accelerate degradation. LCA has shown that biodegradable mulch is not necessarily the most environmentally friendly alternative compared to e.g. PE mulch, but has also uncovered important knowledge gaps. Farmers have got recommendations on the use of biodegradable mulch through active dissemination of the results throughout the project. Industrial composting: The project has demonstrated through a full-scale experiment conducted in an industrial composting plant that compostable plastic products, such as PLA glasses, are successfully degraded within the time frame of the composting process. This has had implications on policy making, specifically that it is acceptable to dispose of compostable plastic products in organic waste treated by industrial composting. However, 80% of organic waste streams in Norway goes to biogas production (against only 20% to industrial composting), and the Norwegian infrastructure for treating compostable plastics is limited (the only composting plant treating compostable plastics, our project partner SIMAS, is located in Sogn). Biogas production: We demonstrated that the degradation of biodegradable plastic bags used in Norway for food waste collection was limited during biogas production (max 21-33%), even after thermal hydrolysis pretreatment and high temperature conditions. So, unless biogas digestate is further treated to remove biodegradable plastic residues, the application of digestate will lead to accumulation of plastics in agricultural soils. LCA showed that food waste collection in paper bags results in a lower climatic impact compared to food waste collection in biodegradable and conventional plastic bags, and is the only option removing the risk for plastic pollution. Consumer behaviour and education: We have been and still are very active with communicating about the project and its results to various audiences, including environmental organizations and the Norwegian environmental agency, farmers and agricultural advisers, biodegradable plastic producers and importers, academia, schools, recycling organizations, composting and biogas industries, and Norwegian government agencies.

There is an increasing interest in plastics, both as a resource and as a pollutant. Climate change and environmental concerns have boosted the development of various types of biodegradable plastics. Biodegradable and compostable plastics appear in new products, creating challenges regarding handling and waste treatment. Biodegradable plastics are rarely degraded so quickly and completely that the products disappear in nature, and the label may encourage people think otherwise, enhancing their littering. Biodegradable plastics cannot be recycled and must be kept out of recycling waste streams that have been carefully established and benefit from a broad industrial and commercial participation. The use of biodegradable plastics spans from disposable containers for food/drink, serviceware and wipes, via waste bags for organic waste collected for biogas production, to agricultural films used to cover soil during vegetable production. The recently adopted EU directive on use of non-degradable plastics likely will lead to large increases in the use of such biodegradable alternatives. Waste and recycling companies are poorly prepared for such a transition, as is the public, which is likely to struggle in keeping a plethora of products and their waste separation apart. The present project will study the degradation of selected products and materials in soil and compost, describing decomposition requirements and fate during poor and well managed end-of-life treatment. A key question will be to determine the extent of complete degradation, as opposed to fragmentation and accumulation of non-degraded or non-degradable degradable residues. We will also depict costs/benefits and environmental consequences of increased use of selected products and materials for environment, climate, industry and commerce for contrasting scenarios of an early adaptation period.

Publikasjoner hentet fra Cristin

Budsjettformål:

MILJØFORSK-Miljøforskning for en grønn samfunnsomstilling