HY–3000生物塑料堆肥降解分析系统

一，随着人类文明的发展和进步，世界已经进入信息时代，特别是人工智能、大数据、云计算，尤其是5G时代的到来使得万物互联成为现实。但是这也对环境保护提出了更高的要求，比如塑料制品曾经风靡全球，它的经济性、实用性替代了许许多多的金属制品，也是人类科技进步过程中的产物。但是随着时间的推移，人们越来越发现塑料制品对于生态环境的破坏是巨大的，所以如何使塑料制品有效降解也是一个世界性课题。生物降解过程中会引起许多气体含量的变化，如CH₄、O₂、CO、CO₂等等，而其中最能反映降解状态的气体成份就是CO₂, 如能准确测量出CO₂浓度的变化量就能控制生物降解系统的有效运行。这是一项系统工程，从预处理开始，集取样、CO₂含量测试及数据的处理保存和传输，从而使整个数据链闭环，并完成生物降解的测试。下面分三个方面说说生物塑料堆肥降解测试系统的问题。

     二，塑料制品对人类是福是祸？          

      2013年西班牙出版的月刊“趣味”杂志，有一作者撰写的题目是“如果世界上没有这7种发明，世界将会更好”。文章指出，当时看上去是不错的主意，但时间证明并非如此，就连最坚定的人类才华捍卫者也承认有些发明糟糕透顶，有时它们会产生意想不到的负面效应，有的因为没有对其附带的影响进行足够的研究，导致恶劣的影响多于积极的效果，在多数情况下，由于缺乏长远眼光，人们使用这些糟糕的发明，直到人们发现一切已经为时已晚。

      下面就是令人厌烦和带来负面影响的7项发明①夏时制②塑料瓶③塑料购物袋④水银温度计⑤垃圾邮件⑥纸牌接龙与视窗的其它附加程序⑦垃圾物

      今天，塑料瓶（袋）几乎被称为“恶魔”的化身。一般来讲，一个塑料瓶（袋）平均需要700年才能降解（有的科学家认为塑料袋需450年才能降解），此外80%的塑料瓶无法回收。每年生产多过1万亿只塑料，饮料瓶每年要消耗270万吨塑料。据环保局的一份调查分析显示，市民到超市消费100元，上海人平均拿走4个塑料购物袋，北京人平均拿走4.5个购物袋，而广州人则拿走5个购物袋。中国每天产生购物袋垃圾近30亿个，可降解袋子使用率不足0.1%，其中87%未被有效处理。事实上，塑料垃圾污染以及它对生态环境造成的危害，已经远远超出人们的想象。

     另外2020年疫情爆发，戴口罩已经是一种自我保护健康的生活习惯，同时也保护了他人的健康。医用外科口罩是由内外两层无纺布加中间一层熔喷布组成，无纺布和熔喷布都属于非织制布，原料是聚丙烯专用树脂，是由处于熔融状态下的聚合物，经特定工艺喷丝而成为纤维，而后经热粉合成或自身粘合加固而成。其纤维更细，直径为0.1～2um聚丙烯纤维。

    在与疫情抗争期间，口罩、防护服、手套等医疗用品使用量陡增。在疫情期间，按每人每天使用一个口罩进行估算，全球每月将产生1290亿个废弃口罩，如果口罩被随手丢弃在自然界环境中，可能需要几百年才能被降解。不仅如此，它还会对环境，动物甚至人类自身带来长期影响。2020年9月，人们在巴西海滩上就曾发现一具动物尸体，解剖后在其胃中发现一只口罩。

    目前，人类社会高度依赖塑料制品，包括聚丙烯在内的塑料制品充斥着我们生活中的方方面面。据报道，每年有超过百万吨的塑料垃圾进入海洋，陆地的白色污染比比皆是，从南极到北极，从喜马拉雅山到马里亚纳海沟，菲律宾大海沟，它们最深可达万米，但是人们仍发现海底塑料垃圾。可以说凡是人类去过的地方，几乎找不到一块净土。这些垃圾见不到阳光，氧气不足的情况下更不易降解。另外堆积如山的海洋塑料垃圾，经过光照，海浪冲击，相互碰撞而产生的塑料微粒，被海洋生物或鱼类吞噬，通过生物链进入人体，造成对人类健康的危害。

   人类不文明的行为，肆无忌惮的向海洋投放垃圾，而海洋则“无情的回报”，据报道，2021年7月26日台风“*”经上海过后，上海滨海森林公园亲水岸一片狼藉，大量海洋垃圾被大风海浪冲上岸边，形成触目惊心的污染带，这些垃圾包括：塑料泡沫、塑料瓶（袋）、生活垃圾、杂草、木头等等。记者报道，可用惨不忍睹来形容，人们说，咱们投进的，大海想方设法给我们送回来。

    三.塑料降解是世界课题，科学家奋进攻克

    1.根据可降解塑料的原理来看，可降解塑料袋具体可分为光降解塑料袋，生物降解塑料袋和水降解塑料袋。①光降解塑料袋：将光敏剂掺在塑料袋的材料中，在太阳光照射的作用下，塑料袋逐渐分解。但其缺点是降解时间受到太阳光和气候环境影响，因此无法控制。②生物降解塑料袋，指能被自然界中存在的微生物，如细菌、霉菌和藻类等，在一定条件下分解为低分子化合物的塑料，此类塑料贮存运输方便，应用范围较广。③水降解塑料袋，一种在水中可以溶解的塑料袋，原因是其中添加了吸水性物质。

   其中生物降解塑料袋，并不等于在自然中自行降解，而需要在特定的温度、湿度和微生物的共同作用的条件下，才可能达到*碎解、生成对环境无害的二氧化碳和水等物质。

   2.塑料降解成功实例

   ①据报道，美国科学家将塑料垃圾变为可食用蛋白质。他们凭借利用了人工合成的微生物通过基因编程入侵微生物来分解塑料垃圾分子，并将它们转化为可食用的蛋白质。返项生物技术获得了“2021年未来洞察奖 ”。

   ②据报道，每年4月22日是“世界地球日”，此时《自然》杂志在线发表了美国加州大学伯克利分校徐婷（Ting Xu）教授的一支科研团队开发出一种全新的可降解的塑料，不用特殊条件，就能在几天内可*降解。

    为了制造出真正的可降解不留隐患的塑料，研究团队决定使用能降解的酶，在野外大自然会使酶降解事物，就算我们死之后，体内的酶也会自然降解我们的身体。酶能不能降解塑料呢？研究人员们决定直接将能降解塑料的酶作为原料，添加到生产过程中。让酶在塑料中“无处不在”，只要将每个酶能降解周围一小部分的塑料，充斥于塑料各处的酶，就能很快将整块材料降解殆尽。

   ③我国采用生物降解法生产出可降解塑料

   如深圳改革后，由工商，城管和计量部门为一体的监督机构，要求生产企业生产可降解的塑料袋。依据国家标准《受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解能力的测定，采用测定释放的二氧化碳的方法》 GB/T19277.1-2011/ISO 148551.2005和国际《一次性纸制品降解生产性能评价方法》GB/T 39951-2021,在深圳质检院采用华云HY-3000受控堆肥塑料降解系统进行监督测试。

    四，HY-3000生物塑料堆肥降解测试系统介绍

概述：

HY-3000生物塑料堆肥降解测试系统，是模拟强烈需氧堆肥条件下，测定试验材料最终需氧生物分解能力和崩解程度，系统可兼容微生物堆肥状态及模拟自然状态下的材料降解性能测试。参照标准：GB/T19277. 1-2011受控堆肥条件下材料最终需氧生物分解能力的测定采用测定释放的二氧化碳的方法第1部分:通用方法。由反应釜同时或独立进行试验，设备提供高稳定性的恒温控制循环系统，温湿度测控系统，高精度流量控制系统，确保每台反应釜在任意设定温度、湿度等条件下进行稳定实验，加快检测条件的筛选，反应条件的优化。反应釜分别检测二氧化碳含量(并可配置0₂等多种监测参数，扩展更多标准应用)，独立的PLC控制系统，自主开发软件系统实时抓取、分析实验数据，实验结果实现降解全过程跟踪，医疗级三级安全权限系统，数据溯源可查，确保数据真实有效。

试验方法：

试验材料与接种物混合，导入静态堆肥容器。在该容器中，混合物在归档的温度、水、矿物无机盐及新的生物质都是最终生物分解的产物。在试验中连续检测、定期测量试验容器和空白容器产生的二氧化碳，累计产生的二氧化碳量。试验材料在试验中实际产生的二氧化碳量与该材料可以产生的二氧化碳理论量之比为生物分解百分率。根据实际测量的总有机碳(TOC)含量可以计算出二氧化碳的理论释放量。生物分解百分率不包括转化为新的细胞生物质的碳量，因为它在试验周期内不代谢为二氧化碳。此外，在试验结束时可以确定试验材料的崩解程度，也可以测定试验材料的质量损失。

产品特征：

◆通量高，9至36通道自由组合

◆温度(室温~70C)设定，自动控制

◆连续气流式有氧供气

◆测量精度高可以捕获较小的呼吸率变化

◆气密密封的反应器最小流量体积单位以升表示

◆曝气由系统设置通过PLC控制质量流量计精准曝气

◆气体流量自动化检测，可增加自动加湿

◆用于抽取并检测废气中氧浓度和二氧化碳浓度的系统

◆内置搅拌杆，可在密闭情况下根据需要对反应釜内样品进行搅动，提供曝气效率

◆测试参数和产生量系统自行采集、运算生成表格方便查看

◆设备具备全自动运行模式，15寸嵌入式工控级计算机操控

◆模块设计，结构紧凑，占用空间小

◆具备ISP在线控制、升级和远程服务功能

◆数据采集系统可自行设置数据采集间隔，可连续记忆测量参数

结束语：

      随着国家对碳达峰、碳中和目标的提出，生物降解过程中CO₂含量也被认可并转化成碳当量，并参与世界碳交易系统。

      我们希望我国的民族工业，特别是民营企业在对人类环境保护方面能起到更大的作用，也希望华云仪器能在生物塑料堆肥降解测试领域做出应尽的贡献，为社会的进步尽一份责任。

     作者：曲建翘

                                                                                        2021年9月