HY–3000生物塑料堆肥降解分析系統(tǒng)
2022-10-12
HY–3000生物塑料堆肥降解分析系統(tǒng)
一，隨著人類文明的發(fā)展和進(jìn)步，世界已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代，特別是人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算，尤其是5G時(shí)代的到來(lái)使得萬(wàn)物互聯(lián)成為現(xiàn)實(shí)。但是這也對(duì)環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求，比如塑料制品曾經(jīng)風(fēng)靡全球，它的經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性替代了許許多多的金屬制品，也是人類科技進(jìn)步過(guò)程中的產(chǎn)物。但是隨著時(shí)間的推移，人們?cè)絹?lái)越發(fā)現(xiàn)塑料制品對(duì)于生態(tài)環(huán)境的破壞是巨大的，所以如何使塑料制品有效降解也是一個(gè)世界性課題。生物降解過(guò)程中會(huì)引起許多氣體含量的變化，如CH4、O2、CO、CO2等等，而其中最能反映降解狀態(tài)的氣體成份就是CO2, 如能準(zhǔn)確測(cè)量出CO2濃度的變化量就能控制生物降解系統(tǒng)的有效運(yùn)行。這是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，從預(yù)處理開(kāi)始，集取樣、CO2含量測(cè)試及數(shù)據(jù)的處理保存和傳輸，從而使整個(gè)數(shù)據(jù)鏈閉環(huán)，并完成生物降解的測(cè)試。下面分三個(gè)方面說(shuō)說(shuō)生物塑料堆肥降解測(cè)試系統(tǒng)的問(wèn)題。
二，塑料制品對(duì)人類是福是禍？
2013年西班牙出版的月刊“趣味”雜志，有一作者撰寫(xiě)的題目是“如果世界上沒(méi)有這7種發(fā)明，世界將會(huì)更好”。文章指出，當(dāng)時(shí)看上去是不錯(cuò)的主意，但時(shí)間證明并非如此，就連最堅(jiān)定的人類才華捍衛(wèi)者也承認(rèn)有些發(fā)明糟糕透頂，有時(shí)它們會(huì)產(chǎn)生意想不到的負(fù)面效應(yīng)，有的因?yàn)闆](méi)有對(duì)其附帶的影響進(jìn)行足夠的研究，導(dǎo)致惡劣的影響多于積極的效果，在多數(shù)情況下，由于缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)眼光，人們使用這些糟糕的發(fā)明，直到人們發(fā)現(xiàn)一切已經(jīng)為時(shí)已晚。
下面就是令人厭煩和帶來(lái)負(fù)面影響的7項(xiàng)發(fā)明①夏時(shí)制②塑料瓶③塑料購(gòu)物袋④水銀溫度計(jì)⑤垃圾郵件⑥紙牌接龍與視窗的其它附加程序⑦垃圾物
今天，塑料瓶（袋）幾乎被稱為“惡魔”的化身。一般來(lái)講，一個(gè)塑料瓶（袋）平均需要700年才能降解（有的科學(xué)家認(rèn)為塑料袋需450年才能降解），此外80%的塑料瓶無(wú)法回收。每年生產(chǎn)多過(guò)1萬(wàn)億只塑料，飲料瓶每年要消耗270萬(wàn)噸塑料。據(jù)環(huán)保局的一份調(diào)查分析顯示，市民到超市消費(fèi)100元，上海人平均拿走4個(gè)塑料購(gòu)物袋，北京人平均拿走4.5個(gè)購(gòu)物袋，而廣州人則拿走5個(gè)購(gòu)物袋。中國(guó)每天產(chǎn)生購(gòu)物袋垃圾近30億個(gè)，可降解袋子使用率不足0.1%，其中87%未被有效處理。事實(shí)上，塑料垃圾污染以及它對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的危害，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的想象。
另外2020年疫情爆發(fā)，戴口罩已經(jīng)是一種自我保護(hù)健康的生活習(xí)慣，同時(shí)也保護(hù)了他人的健康。醫(yī)用外科口罩是由內(nèi)外兩層無(wú)紡布加中間一層熔噴布組成，無(wú)紡布和熔噴布都屬于非織制布，原料是聚丙烯專用樹(shù)脂，是由處于熔融狀態(tài)下的聚合物，經(jīng)特定工藝噴絲而成為纖維，而后經(jīng)熱粉合成或自身粘合加固而成。其纖維更細(xì)，直徑為0.1～2um聚丙烯纖維。
在與疫情抗?fàn)幤陂g，口罩、防護(hù)服、手套等醫(yī)療用品使用量陡增。在疫情期間，按每人每天使用一個(gè)口罩進(jìn)行估算，全球每月將產(chǎn)生1290億個(gè)廢棄口罩，如果口罩被隨手丟棄在自然界環(huán)境中，可能需要幾百年才能被降解。不僅如此，它還會(huì)對(duì)環(huán)境，動(dòng)物甚至人類自身帶來(lái)長(zhǎng)期影響。2020年9月，人們?cè)诎臀骱┥暇驮l(fā)現(xiàn)一具動(dòng)物尸體，解剖后在其胃中發(fā)現(xiàn)一只口罩。
目前，人類社會(huì)高度依賴塑料制品，包括聚丙烯在內(nèi)的塑料制品充斥著我們生活中的方方面面。據(jù)報(bào)道，每年有超過(guò)百萬(wàn)噸的塑料垃圾進(jìn)入海洋，陸地的白色污染比比皆是，從南極到北極，從喜馬拉雅山到馬里亞納海溝，菲律賓大海溝，它們最深可達(dá)萬(wàn)米，但是人們?nèi)园l(fā)現(xiàn)海底塑料垃圾。可以說(shuō)凡是人類去過(guò)的地方，幾乎找不到一塊凈土。這些垃圾見(jiàn)不到陽(yáng)光，氧氣不足的情況下更不易降解。另外堆積如山的海洋塑料垃圾，經(jīng)過(guò)光照，海浪沖擊，相互碰撞而產(chǎn)生的塑料微粒，被海洋生物或魚(yú)類吞噬，通過(guò)生物鏈進(jìn)入人體，造成對(duì)人類健康的危害。
人類不文明的行為，肆無(wú)忌憚的向海洋投放垃圾，而海洋則“無(wú)情的回報(bào)”，據(jù)報(bào)道，2021年7月26日臺(tái)風(fēng)“煙花”經(jīng)上海過(guò)后，上海濱海森林公園親水岸一片狼藉，大量海洋垃圾被大風(fēng)海浪沖上岸邊，形成觸目驚心的污染帶，這些垃圾包括：塑料泡沫、塑料瓶（袋）、生活垃圾、雜草、木頭等等。記者報(bào)道，可用慘不忍睹來(lái)形容，人們說(shuō)，咱們投進(jìn)的，大海想方設(shè)法給我們送回來(lái)。
三.塑料降解是世界課題，科學(xué)家?jiàn)^進(jìn)攻克
1.根據(jù)可降解塑料的原理來(lái)看，可降解塑料袋具體可分為光降解塑料袋，生物降解塑料袋和水降解塑料袋。①光降解塑料袋,將光敏劑摻在塑料袋的材料中，在太陽(yáng)光照射的作用下，塑料袋逐漸分解。但其缺點(diǎn)是降解時(shí)間受到太陽(yáng)光和氣候環(huán)境影響，因此無(wú)法控制。②生物降解塑料袋，指能被自然界中存在的微生物，如細(xì)菌、霉菌和藻類等，在一定條件下分解為低分子化合物的塑料，此類塑料貯存運(yùn)輸方便，應(yīng)用范圍較廣。③水降解塑料袋，一種在水中可以溶解的塑料袋，原因是其中添加了吸水性物質(zhì)。
其中生物降解塑料袋，并不等于在自然中自行降解，而需要在特定的溫度、濕度和微生物的共同作用的條件下，才可能達(dá)到完全碎解、生成對(duì)環(huán)境無(wú)害的二氧化碳和水等物質(zhì)。
2.塑料降解成功實(shí)例
①據(jù)報(bào)道，美國(guó)科學(xué)家將塑料垃圾變?yōu)榭墒秤玫鞍踪|(zhì)。他們憑借利用了人工合成的微生物通過(guò)基因編程入侵微生物來(lái)分解塑料垃圾分子，并將它們轉(zhuǎn)化為可食用的蛋白質(zhì)。返項(xiàng)生物技術(shù)獲得了“2021年未來(lái)洞察獎(jiǎng) ”。
②據(jù)報(bào)道，每年4月22日是“世界地球日”，此時(shí)《自然》雜志在線發(fā)表了美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校徐婷（Ting Xu）教授的一支科研團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種全新的可降解的塑料，不用特殊條件，就能在幾天內(nèi)可完全降解。
為了制造出真正的可降解不留隱患的塑料，研究團(tuán)隊(duì)決定使用能降解的酶，在野外大自然會(huì)使酶降解事物，就算我們死之后，體內(nèi)的酶也會(huì)自然降解我們的身體。酶能不能降解塑料呢？研究人員們決定直接將能降解塑料的酶作為原料，添加到生產(chǎn)過(guò)程中。讓酶在塑料中“無(wú)處不在”，只要將每個(gè)酶能降解周圍一小部分的塑料，充斥于塑料各處的酶，就能很快將整塊材料降解殆盡。
③我國(guó)采用生物降解法生產(chǎn)出可降解塑料
如深圳改革后，由工商，城管和計(jì)量部門(mén)為一體的監(jiān)督機(jī)構(gòu)，要求生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)可降解的塑料袋。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《受控堆肥條件下材料最終需氧生物分解能力的測(cè)定，采用測(cè)定釋放的二氧化碳的方法》 GB/T19277.1-2011/ISO 148551.2005和國(guó)際《一次性紙制品降解生產(chǎn)性能評(píng)價(jià)方法》GB/T 39951-2021,在深圳質(zhì)檢院采用華云HY-3000受控堆肥塑料降解系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督測(cè)試。
四，HY-3000生物塑料堆肥降解測(cè)試系統(tǒng)介紹
概述：
HY-3000生物塑料堆肥降解測(cè)試系統(tǒng)，是模擬強(qiáng)烈需氧堆肥條件下，測(cè)定試驗(yàn)材料最終需氧生物分解能力和崩解程度，系統(tǒng)可兼容微生物堆肥狀態(tài)及模擬自然狀態(tài)下的材料降解性能測(cè)試。參照標(biāo)準(zhǔn)：GB/T19277. 1-2011受控堆肥條件下材料最終需氧生物分解能力的測(cè)定采用測(cè)定釋放的二氧化碳的方法第1部分:通用方法。由反應(yīng)釜同時(shí)或獨(dú)立進(jìn)行試驗(yàn)，設(shè)備提供高穩(wěn)定性的恒溫控制循環(huán)系統(tǒng)，溫濕度測(cè)控系統(tǒng)，高精度流量控制系統(tǒng)，確保每臺(tái)反應(yīng)釜在任意設(shè)定溫度、濕度等條件下進(jìn)行穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)，加快檢測(cè)條件的篩選，反應(yīng)條件的優(yōu)化。反應(yīng)釜分別檢測(cè)二氧化碳含量(并可配置02等多種監(jiān)測(cè)參數(shù)，擴(kuò)展更多標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用)，獨(dú)立的PLC控制系統(tǒng)，自主開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)實(shí)時(shí)抓取、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)現(xiàn)降解全過(guò)程跟蹤，醫(yī)療級(jí)三級(jí)安全權(quán)限系統(tǒng)，數(shù)據(jù)溯源可查，確保數(shù)據(jù)真實(shí)有效。
試驗(yàn)方法：
試驗(yàn)材料與接種物混合，導(dǎo)入靜態(tài)堆肥容器。在該容器中，混合物在歸檔的溫度、水、礦物無(wú)機(jī)鹽及新的生物質(zhì)都是最終生物分解的產(chǎn)物。在試驗(yàn)中連續(xù)檢測(cè)、定期測(cè)量試驗(yàn)容器和空白容器產(chǎn)生的二氧化碳，累計(jì)產(chǎn)生的二氧化碳量。試驗(yàn)材料在試驗(yàn)中實(shí)際產(chǎn)生的二氧化碳量與該材料可以產(chǎn)生的二氧化碳理論量之比為生物分解百分率。根據(jù)實(shí)際測(cè)量的總有機(jī)碳(TOC)含量可以計(jì)算出二氧化碳的理論釋放量。生物分解百分率不包括轉(zhuǎn)化為新的細(xì)胞生物質(zhì)的碳量，因?yàn)樗谠囼?yàn)周期內(nèi)不代謝為二氧化碳。此外，在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)可以確定試驗(yàn)材料的崩解程度，也可以測(cè)定試驗(yàn)材料的質(zhì)量損失。
產(chǎn)品特征：
◆通量高，9至36通道自由組合
◆溫度(室溫~70C)設(shè)定，自動(dòng)控制
◆連續(xù)氣流式有氧供氣
◆測(cè)量精度高可以捕獲較小的呼吸率變化
◆氣密密封的反應(yīng)器最小流量體積單位以升表示
◆曝氣由系統(tǒng)設(shè)置通過(guò)PLC控制質(zhì)量流量計(jì)精準(zhǔn)曝氣
◆氣體流量自動(dòng)化檢測(cè)，可增加自動(dòng)加濕
◆用于抽取并檢測(cè)廢氣中氧濃度和二氧化碳濃度的系統(tǒng)
◆內(nèi)置攪拌桿，可在密閉情況下根據(jù)需要對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)樣品進(jìn)行攪動(dòng)，提供曝氣效率
◆測(cè)試參數(shù)和產(chǎn)生量系統(tǒng)自行采集、運(yùn)算生成表格方便查看
◆設(shè)備具備全自動(dòng)運(yùn)行模式，15寸嵌入式工控級(jí)計(jì)算機(jī)操控
◆模塊設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，占用空間小
◆具備ISP在線控制、升級(jí)和遠(yuǎn)程服務(wù)功能
◆數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可自行設(shè)置數(shù)據(jù)采集間隔，可連續(xù)記憶測(cè)量參數(shù)
結(jié)束語(yǔ)：
隨著國(guó)家對(duì)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的提出，生物降解過(guò)程中CO2含量也被認(rèn)可并轉(zhuǎn)化成碳當(dāng)量，并參與世界碳交易系統(tǒng)。
我們希望我國(guó)的民族工業(yè)，特別是民營(yíng)企業(yè)在對(duì)人類環(huán)境保護(hù)方面能起到更大的作用，也希望華云儀器能在生物塑料堆肥降解測(cè)試領(lǐng)域做出應(yīng)盡的貢獻(xiàn)，為社會(huì)的進(jìn)步盡一份責(zé)任。
作者：曲建翹
2021年9月