Plast og mikroplast i jord

Foto: Erik Joner
I NIBIO jobber vi hovedsakelig med plastforurensning i jord, kompost og biorest.
Det er mange kilder til plast i jord, og vi har studert både plast som brukes i norsk landbruk (for eksempel plastfolie), plast som forurensing i biorest og kompost, og gummigranulat rundt kunstgressbaner.
Vi jobber også med problemstillinger omkring nedbrytbarheten av bionedbrytbar plast.
Bionedbrytbar plast
Bionedbrytbar plast er et materiale som lar seg bryte ned av mikroorganismer og av enzymer som mikroorganismer skiller ut i miljøet. Under visse forhold og tidsrammer blir plasten omdannet til nye mikroorganismer, vann, og CO2.
Bionedbrytbar plast i landbruksjord
Markdekningsfolie (også kalt for mulch) bruker bonden for å hindre vekst av ugress eller holde på fuktighet og varme. Når slik folie er laget av bionedbrytbar plast slipper bonden å samle den inn til gjenvinning, fordi den pløyes ned i jord etter bruk. Der forventes det at den brytes ned og forsvinner helt etter hvert. Bionedbrytbar plastfolie som selges i Norge er sertifisert for nedbryting i jord ved 25 grader, mens jordtemperaturen i Norge sjelden overstiger 15 grader.
I DGRADE prosjektet (2020-2023, se lenke under "Prosjekter") har vi undersøkt nedbrytning av bionedbrytbar plastfolie under norske forhold, ved å grave den ned på flere gårder i Rogaland, Agder og Buskerud, og opp igjen etter flere måneder og opp til to år. Resultatene viste mellom 8 og 44 prosent vekttap i løpet av to år, noe som er et stykke unna de 90 prosent nevnt i produktenes dokumentasjon på nedbrytning. Det ble også vist at fullstendig nedbrytning ville ta mellom 2,5 og 9 år under norske forhold (worst-case scenario), med raskere omdanning ved høyere temperatur og høyere moldinnhold i jord.
Bionedbrytbar plast som havner i kompost
I DGRADE prosjektet har vi også undersøkt kompostering av bionedbrytbar plast sertifisert som komposterbar, både på lab- og i industriell skala. Storskala-forsøket ble gjort på kompostanlegget SIMAS i Sogn. Der fulgt vi nedbrytning av ølglass laget av polymelkesyre (PLA) i en 300 m3 kompostranke. Resultatene viste at glassene ble borte i god tid innen de foreskrevne 3 måneder som slik kompostering vanligvis omfatter.

Anaerob nedbryting
Bionedbrytbar plast som havner i biogassanlegg brytes i svært liten grad ned. Dette betyr at plasten enten må fjernes før for eksempel matavfall pakket i bionedbrytbare plastposer går inn i et biogassanlegg, eller at den må brytes ned ved kompostering etter biogassprosessen. Ofte er det utsortering i forkant som benyttes, og plasten blir da gjerne forbrent som «rejekt». Tall fra Statistisk sentralbyrå viser at kun 20 prosent av matavfall fra husholdning går til kompostering, mens 80 prosent går til biogassproduksjon. Mye tyder på at matavfall samlet inn i nedbrytbare plastposer i større grad burde gå til kompostering, mens matavfall som skal til biogass burde samles inn i papirposer.
NIBIO jobber også med plast og mikroplast i biorest. I prosjektet PacKnoPlast så vi at det meste av plasten i matavfall ble fjernet gjennom forbehandlingsprosesser, og at bioresten overholdt kravet til Gjødselvareforskriften. Likevel fant vi både vanlig og bionedbrytbar mikroplast i biorest, i konsentrasjoner på cirka et halvt gram mikroplast per kg tørrstoff. Om dette kan ha en negativ påvirkning på jordlivet er uavklart, men synlige biter av fargerik plast er ikke noe bønder ønsker å ha på jorda si. De lurer også på hvor mye usynlig mikroplast bioresten inneholder.
Tilknyttede prosjekter:
- Kretsløp SIS
- PacKnoPlast
- DGRADE
- PROLAND
Metoder
Måling av mikroplast i jord og avfall er komplisert fordi de er vanskelig å skille fra andre organiske partikler. I Kretsløp SIS-prosjektet benyttet vi STA/FTIR-metoden, i kombinasjon med parallellfaktoranalyse (PARAFAC). Dette har vi også utviklet til analyse av mikroplast fra bildekk i jord og sediment uten forbehandling av prøvene.
Arbeidet er presentert i doktorgradsavhandlingen "Microplastics in stormwater runoff : measuring tire wear particles (TWP) concentration in the road environment and effect of treatment systems" til Demmelash Mengistu og tre vitenskapelige publikasjoner (Mengistu m.fl. 2021, 2022, 2023) (Se lenker under "Publikasjoner").
KONTAKTPERSON

Claire Coutris
Forsker
-
Divisjon for miljø og naturressurser
(+47) 954 28 281 claire.coutris@nibio.no Kontorsted: Ås - Bygg H7


KONTAKTPERSON

Claire Coutris
Forsker
-
Divisjon for miljø og naturressurser
(+47) 954 28 281 claire.coutris@nibio.no Kontorsted: Ås - Bygg H7
Publikasjoner
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Forfattere
Demmelash MengistuSammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Sammendrag
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 DGRADE – Nedbrytning av bionedbrytbar plast i jord og avfallsstrømmer har forskere 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. Hvis ikke forholdene er gode nok, kan også nedbrytbare plastprodukter bidra til plastforsøpling
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Sammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Forfattere
Andreas BrilkeSammendrag
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.
Prosjekter

Divisjon for miljø og naturressurser
DGRADE - Nedbrytning av bionedbrytbar plast i jord og avfallsstrømmer

Divisjon for miljø og naturressurser
Kretsløp SIS - Bærekraftig resirkulering av organiske avfallsressurser i fremtidens bioøkonomi
I denne strategiske instituttsatsningen tok vi sikte på å bidra til fremtidens bioøkonomi ved å skaffe til veie ny kunnskap om bærekraftig bruk av avfallsressurser som gjødsel i landbruket.
Divisjon for miljø og naturressurser
PacKnoPlast - Sustainable decision-making for food packaging given consumer rejection of plastic
The project aims to develop environmentally friendly food packaging solutions where the use of plastic packaging is limited to where plastics is environmentally preferable to other materials and needed to preserve food quality through distribution, storage and use.

Divisjon for miljø og naturressurser
PROLAND – Beskytte landbruket mot plastforurensning
I PROLAND undersøker vi kilder til plastforurensning i landbruksjord: avløpsslam, kompost, biorest, landbruksplast og avsetninger fra atmosfæren. Konsentrasjoner av plast, plasttyper og additiver knyttet til plast skal kvantifiseres i landbruksjord fra ulike områder. Videre skal det vurderes hvilke risikoer mikroplast, plastadditiver og plantevernmidler utgjør for jordøkosystemet.