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)代的到來使得萬物互聯(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)步過程中的產(chǎn)物。但是隨著時(shí)間的推移，人們?cè)絹碓桨l(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)方面說說生物塑料堆肥降解測(cè)試系統(tǒng)的問題。

     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，有一作者撰寫的題目是“如果世界上沒有這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]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%的塑料瓶無法回收。每年生產(chǎn)多過1萬億只塑料，飲料瓶每年要消耗270萬噸塑料。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)外兩層無紡布加中間一層熔噴布組成，無紡布和熔噴布都屬于非織制布，原料是聚丙烯專用樹脂，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，每年有超過百萬噸的塑料垃圾進(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)萬米，但是人們?nèi)园l(fā)現(xiàn)海底塑料垃圾?？梢哉f凡是人類去過的地方，幾乎找不到一塊凈土。這些垃圾見不到陽光，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，被海洋生物或魚類吞噬，通過生物鏈進(jìn)入人體，造成對(duì)人類健康的危害。

   人類不文明的行為，肆無忌憚的向海洋投放垃圾，而海洋則“無情的回報(bào)”，據(jù)報(bào)道，2021年7月26日臺(tái)風(fēng)“*”經(jīng)上海過后，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，可用慘不忍睹來形容，人們說，咱們投進(jìn)的，大海想方設(shè)法給我們送回來。

    三.塑料降解是世界課題，科學(xué)家奮進(jìn)攻克

    1.根據(jù)可降解塑料的原理來看，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)間受到太陽光和氣候環(huán)境影響，因此無法控制。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*碎解、生成對(duì)環(huán)境無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基因編程入侵微生物來分解塑料垃圾分子，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*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)過程中。讓酶在塑料中“無處不在”，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：

      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