Divisjon for miljø og naturressurser

DGRADE - Nedbrytning av bionedbrytbar plast i jord og avfallsstrømmer

Biodegradable plastic mulch Foto: Martin Haarr
Aktiv SIST OPPDATERT: 15.03.2021
Slutt: des 2022
Start: jan 2020

Det er et økende fokus på plast, både som ressurs og som forurensning. I denne sammenheng har en del klima- og miljøhensyn drevet fram ulike former for bionedbrytbar plast. Disse spenner fra engangsartikler som drikkebegre og engangsbestikk til avfallsposer og landbruksplast som brukes til jorddekking. Men hvor fort brytes disse produktene ned under norske forhold?  

Status Pågående
Start- og sluttdato 01.01.2020 - 31.12.2022
Prosjektleder Claire Coutris
Divisjon Divisjon for miljø og naturressurser
Avdeling Bioressurser og kretsløpsteknologi
Samarbeidspartnere NIBIO, NORSUS, Grønt Punkt Norge, SIMAS IKS, Norsk Landbruksrådgiving, Agri Råd.
Totalt budsjett 6480000
Finansieringskilde Norges Forskningsråd og Handelens Miljøfond (Grant 303560)
  • Selv om det legges mye vekt på resirkulering, er bruk av resirkulert plast fremdeles liten i Europa.
  • Klima- og miljøhensyn har drevet fram ulike former for bionedbrytbar plast til ulike anvendelser
  • Bionedbrytbar plast skaper utfordringer med hensyn til håndtering og avfallsbehandling
  • Bionedbrytbar plast forsvinner ikke fort nok i naturen (uten behandling), mens nedbrytbar-stempelet kan føre til at vi forsøpler med god samvittighet
plasttyper.png
I DGRADE prosjektet er vi interessert i bionedbrytbare plasttyper, enten de er oljebasert eller biologisk fremstilt (biobasert).
Bionedbrytbar plast er laget for å brytes ned i en biologisk prosess under visse betingelser, altså ved hjelp av bakterier, sopp, alger eller enzymer.

Ikke nedbrytbar biobasert plast (som bio-PET, bio-PE, osv.) er derimot ikke omhandlet i prosjektet. Det forvirrende begrepet "bioplast" bør unngås, siden "bio" i begrepet sier ingenting om det står for bionedbrytbar eller biobasert (eller begge).  

Tre spørsmål vi ønsker å svare på

  • Det første handler om bionedbrytbar landbruksplast, som brukes for å øke jordtemperatur, holde på jordfuktighet og hindre vekst av ugress. Der ønsker vi å vite om den brytes raskt nok i nordisk klima, slik at makro- og mikroplast ikke akkumuleres i jord
  • Det andre handler om bionedbrytbar plast i avfallsstrømmer. Der ønsker vi å vite om kompostering og biogassproduksjon kan være en kilde til plast i miljøet.
    • Lenke til AP3 Nedbrytning i avfallsstrømmer (kommer snart)
  • Det tredje ser på de miljøkostnadene og fordelene med bionedbrytbar plast. Målet er å gi et livssyklusperspektiv for bionedbrytbar plast i landbruk og i avfallsstrømmer.
    • Lenke til AP4 Livsløpsanalyse (kommer snart)

Arbeidspakker og samarbeidspartnere

AP.png
Arbeidspakker i DGRADE: AP1 Prosjektledelse (NIBIO), AP2 Nedbrytning i jord (NIBIO, i samarbeid med NLR og Agri Råd), AP3 Nedbrytning i avfallsstrømmer (NIBIO, i samarbeid med SIMAS), AP4 Livsløpsanalyse (NORSUS, i samarbeid med GPN og SIMAS), AP5 Formidling (alle)

 

Publikasjoner i prosjektet

Sammendrag

There is an increasing interest in plastics, both as a resource and as a pollutant. In Europe, 25.8 million tons of plastic waste are generated each year, and their effects on climate, economy, human and environmental health are major challenges that society needs to address. Although a lot of emphasis is placed on recycling, the use of recycled plastics is still low in the EU. In this context, climate change and environmental concerns have boosted the development of various types of biodegradable plastics. 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. However, biodegradable plastics are rarely degraded so quickly and completely that the products disappear in nature, and the label may encourage people think otherwise, enhancing littering. The aim of our study was to describe the fate of biodegradable materials and products during waste treatment, and more specifically during composting. How long does it take these materials to degrade? What are the conditions for degradation, and ultimately, for obtaining plastic-free compost products? To answer these questions, we selected relevant materials, including compostable serviceware, biodegradable plastic bags used for organic waste collection, and biodegradable agricultural mulch films. Composting experiments were performed both at lab-scale (1.5 L containers with externally applied heating) and larger scale (in 140 L insulated compost tumblers, with natural heating from the composting processes, continuously monitored). The endpoints studied were recovery, mass loss, changes in morphology and composition, and microbial analysis of the various composts. In addition, we assessed the applicability of chemical digestion methods used for sample pretreatment of environmental samples containing conventional plastics to biodegradable plastics. Biodegradable plastics is an umbrella term covering materials with diverse polymeric compositions and thus material properties. This was well demonstrated by our selected materials, which displayed distinct degradation behaviors under similar controlled conditions. The time-course of degradation during composting will be presented for all selected materials, together with the main parameters influencing their degradation rates. In addition, some methodological challenges in this research field will be discussed. Finally, experience from a municipal composting facility receiving biodegradable plastic waste will also be presented to put our laboratory-based results into perspective.

Til dokument

Sammendrag

Plastics in terrestrial ecosystems negatively affect their functioning by altering physical properties and disturbing soil microorganisms. The same could be true for biodegradable plastics entering nature through incomplete degradation in composting plants, and their subsequent application to soil in fertilizer substrate. So far, no standard analysis protocol for biodegradable plastic degradation exist. This Master's thesis has focused on developing methods for the analysis of biodegradable plastic degradation in a compost matrix and lays a foundation which later research can be built upon. Fenton's reagent and hydrogen peroxide were tested as a sample up-concentrating pre-treatment of an organic matter matrix containing biodegradable microplastics. The degradation of four different biodegradable plastics in nylon bags in a compost tumbler and a compost oven incubation were assessed. Samples for pH and phospholipid fatty acids (PLFA) of different treatments were collected to compare their development and interchangeability. Fenton's reagent was the better suited up-concentrating pre-treatment for samples with some uncertainty remaining. Assessing the biodegradable plastic degradation indicated an incomplete process in home composts and (Norwegian) composting plants. pH values coarsely reflected the composting conditions and suggested interchangeability of most treatments. Analysis of pH together with PLFA results would have been optimal, but could not be accomplished as the COVID-19 epidemic hindered the PLFA analysis. While some uncertainties in the developed methods remain, it can be concluded that a basis for establishing biodegradable plastic degradation analysis was created. Subsequent research should continue their development to assess whether biodegradable plastic remains from composting plants contribute to the accumulation of plastics in terrestrial ecosystems.

Sammendrag

Stadig flere bønder bytter ut tradisjonell landbruksplast med bionedbrytbar plastfilm som kan freses rett ned i jorda etter bruk. Nå er forskere i gang med å undersøke hvor nedbrytbar den faktisk er under norske forhold.

Sammendrag

Resirkulering av organisk avfall er et prioritert tema innen sektorene landbruk, klima og avfall, og skal bidra til at organisk materiale og næringsstoffer føres tilbake til jord. Dette kan motvirke en langsiktig trend der moldinnholdet i matjorda gradvis blir lavere, noe som ser ut til å bli et økende problem i forbindelse med klimaendringer og økende behov for mat. Tilbakeføring av næringsstoffene i organisk avfall skal på sin side bidra til å redusere behovet for mineralgjødsel, og dermed minske behovet for energikrevende gjødselproduksjon og uttømming av begrensete ressurser av mineralsk fosfat.