DIN SPEC 1165-2010 Plastics - Biodegradable plastics in or on soil - Recovery disposal and related environmental issues German version CEN TR 15822 2009《塑料 土壤中或土壤上的生物可降解塑料 回收、处置及其相.pdf

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1、Mai 2010 Normenausschuss Kunststoffe (FNK) im DINPreisgruppe 11DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 13.030.99; 83.080.01Zur Erstellung einer DIN SPEC knnen verschi

2、edene Verfahrensweisen herangezogen werden: Das vorliegende Dokument wurde nach den Verfahrensregeln eines Fachberichts erstellt.!$B;“1563124www.din.deDDIN SPEC 1165Kunststoffe Bioabbaubare Kunststoffe in oder auf Bden Verwertung, Entsorgung und verwandte Umweltthemen;Deutsche Fassung CEN/TR 15822:2

3、009Plastics Biodegradable plastics in or on soil Recovery, disposal and related environmental issues;German version CEN/TR 15822:2009Plastiques Plastiques biodgradables dans et sur les sols Valorisation, limination et problmes environnementaux associs;Version allemande CEN/TR 15822:2009Alleinverkauf

4、 der Spezifikationen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 19 SeitenDIN-Fachbericht CEN/TR 15822DIN SPEC 1165 (DIN-Fachbericht CEN/TR 15822):2010-05 2 Nationales Vorwort Dieses Dokument (CEN/TR 15822:2009) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 249 Kunststoffe“ (Sekretariat: N

5、BN, Belgien) erarbeitet. Das zustndige deutsche Gremium ist der Arbeitsausschuss NA 054-01-07 AA Bioabbaubare Kunststoffe“ im Normenausschuss Kunststoffe“ (FNK) des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. TECHNISCHER BERICHT TECHNICAL REPORT RAPPORT TECHNIQUE CEN/TR 15822 November 2009 ICS 13.030.99

6、; 83.080.01 Deutsche Fassung Kunststoffe Bioabbaubare Kunststoffe in oder auf Bden Verwertung, Entsorgung und verwandte Umweltthemen Plastics Biodegradable plastics in or on soil Recovery, disposal and related environmental issues Plastiques Plastiques biodgradables dans et sur les sols Valorisation

7、, limination et problmes environnementaux associs Dieser Technische Bericht (TR) wurde vom CEN am 20. Oktober 2008 als eine knftige Norm zur vorlufigen Anwendung angenommen. CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Bulgarien, Dnemark, Deutschland, Estland, Finnland, Frankrei

8、ch, Griechenland, Irland, Island, Italien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta, den Niederlanden, Norwegen, sterreich, Polen, Portugal, Rumnien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der Tschechischen Republik, Ungarn, dem Vereinigten Knigreich und Zypern. Management-Zentrum: Aven

9、ue Marnix 17, B-1000 Brssel 2009 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten. Ref. Nr. CEN/TR 15822:2009 DCEN/TR 15822:2009 (D) 2 Inhalt Seite Vorwort 3 Einleitung.4 1 Anwendungsbereich .5 2 Allgemeiner

10、 Hintergrund.5 3 Polymerabbau in der Umwelt eine Zusammenfassung 6 3.1 Allgemeines6 3.2 Abbau unter Bedingungen im Freien.6 4 Ansatzpunkt und mgliche Entwicklungen 8 5 Beurteilung der Zersetzung im Boden von bioabbaubaren Kunststoffartikeln 9 6 Umweltvertrglichkeit Unkontrollierte Verteilung von Gef

11、ahrstoffen in Bden 10 6.1 Gefahrstoffe10 6.2 kotoxizittsprfung.10 7 Simulation von Feldbedingungen Wirkung von Umweltfaktoren und geeignete Vorbehandlung.11 7.1 Prfschemata .11 7.2 Intensitt der Vorbehandlung.12 7.3 Vorschlge fr Weiterentwicklung.13 8 Mineralisierung Vorschlag zur Charakterisierung

12、der Mineralisierung und fr ein genormtes Format des Prfberichts13 9 Schlussfolgerungen 14 Literaturhinweise 16 DIN SPEC 1165 (DIN-Fachbericht CEN/TR 15822):2010-05 CEN/TR 15822:2009 (D) 3 Vorwort Dieses Dokument (CEN/TR 15822:2009) wurde vom Technischen Komitee CEN/TC 249 Kunststoffe“ erarbeitet, de

13、ssen Sekretariat vom NBN gehalten wird. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen, ohne dass diese vorstehend identifiziert wurden. CEN und/oder CENELEC sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identif

14、izieren. DIN SPEC 1165 (DIN-Fachbericht CEN/TR 15822):2010-05 CEN/TR 15822:2009 (D) 4 Einleitung Bioabbaubare Kunststoffe sind eine breite Palette von Materialien, die verschiedene Typen von sehr unter-schiedlichen Kunststoffen und Endprodukten umfasst, welche in verschiedener Art und Weise klassifi

15、ziert wurden. CEN/TC 249/WG 9 hat im Vorfeld einen Technischen Bericht 1 erarbeitet, der die zu verwendende Termino-logie im Bereich abbaubarer und bioabbaubarer Polymere und Kunststoffteile vereinheitlichen sollte. Dieser basiert auf wissenschaftlichen berlegungen und technischer Analyse verschiede

16、ner in den Kunststoffabbau einbezogener Stufen und Mechanismen; er soll dazu beitragen, irrefhrende Ansprche und Aussagen zu vermeiden und den Wissensstand in diesem Bereich anzuheben. Es sollte klar sein, dass die auf die Verwendung bioabbaubarer Kunststoffe zurckgehende Gesamtumwelt-belastung und

17、die verwandten Umweltthemen, wie bei jedem anderen Material, auf der Basis des gesamten Lebenszyklus dieser Kunststoffe in einem gegebenen System beurteilt werden sollten, beispielsweise nach Anforderungen der Normenreihe zur kobilanz EN ISO 14040. Weiterhin wird die Mitteilung der Ergebnisse derart

18、iger kobilanzen durch weitere ISO-Normen geregelt (z. B. Normenreihen zu Umweltkennzeichnungen und -deklarationen EN ISO 14020 und zur Umweltkommunikation ISO 14063). Alle diese Normen haben zum Zweck, die Herangehensweisen an Umweltfragen zu vereinheitlichen, und spielen eine wichtige Rolle bei der

19、 Vermeidung von Irritationen bei den Zielgruppen. Hinsichtlich der Nachhaltigkeit ist es ebenfalls wichtig zu bemerken, dass die Umweltkomponente und verwandte Themen nur eine der drei zu bercksichtigenden Komponenten ist, wobei die beiden anderen die soziale und wirtschaftliche Komponente sind. DIN

20、 SPEC 1165 (DIN-Fachbericht CEN/TR 15822):2010-05 CEN/TR 15822:2009 (D) 5 1 Anwendungsbereich Der vorliegende Technische Bericht ist dafr vorgesehen, den aktuellen Wissensstand und die Erfahrung im Bereich bioabbaubarer Kunststoffe, die auf Bden verwendet werden oder in diese gelangen, zusammen-zufa

21、ssen. Weiterhin spricht er die Zusammenhnge zwischen der Verwendung, der Entsorgung nach der Verwendung, den Abbaumechanismen und der Umwelt an. Daher ist dieses Dokument dafr vorgesehen, eine Grundlage fr die Erarbeitung zuknftiger Normen zu schaffen. Das Ziel des Dokuments ist, die Ideen zu verdeu

22、tlichen und gleiche Wettbewerbsbedingungen sicherzustellen, ohne dabei eine eventuelle Notwendigkeit in weiterer Forschung oder Unstimmigkeiten zwischen Fachleuten zu verschweigen. 2 Allgemeiner Hintergrund Im Verlaufe des letzten Jahrzehnts wurden mehrere Normungsaktivitten unternommen, um das Verh

23、alten bioabbaubarer Polymere, wenn diese den Kompostierbedingungen ausgesetzt werden, zu charakterisieren. Eine besonders aktive Gruppe in Europa war CEN/TC 261/SC 4/WG 2 (Verpackung und Umwelt/Abbau-barkeit von Packstoffen und Packmitteln). Die Aktivitt dieser Gruppe war auf die Bioabbaubarkeit und

24、 Kompostierbarkeit von Verpackung beschrnkt. Es wurden keine weiteren Anwendungen oder Umgebungen fr Bioabbau bercksichtigt. Dieses war Folge der Einschrnkungen des Mandats, das dem CEN durch die Europische Kommission 2 erteilt wurde. Die zu erarbeitenden Normen waren dafr vorgesehen, die Annahme de

25、r Konformitt mit den grundlegenden Anforderungen der Richtlinie ber Verpackungen und Verpackungsabflle 3 zu liefern, die sich auf die Bioabbaubarkeit und Kompostierbarkeit von Verpackung, die als rckgewinnbar in Form von Bioverwertung“ (d. h. Kompostierung und Biogasifizierung) gilt, bezieht. Die re

26、sultierende Europische Norm EN 13432 wurde im Jahr 2000 endgltig beschlossen. Diese Norm legt die Anforderungen an die Kompostierung von Verpackungen fest; eine neue Europische Norm, die sich mit der Kompostierbarkeit von Kunststoffen befasst (EN 14995), wurde krzlich fertig gestellt. Bei anderen An

27、wendungen von Kunststoffen ist jedoch die Kompostierung unter Umstnden nicht die endgl-tige Aufbereitung. Verschiedene Kunststoffmaterialien und -produkte wurden fr Anwendungen in oder auf Bden entwickelt. Diese wurden fr Anwendungen entwickelt, bei denen der Bioabbau unter dem techni-schen, kologis

28、chen, sozialen oder wirtschaftlichen Gesichtspunkt von Vorteil ist. Es knnen Beispiele aus der Landwirtschaft (z. B. Mulchfolie), Gartenbau (Bindfden und Klemmen, Blumentpfe, Nadeln usw.), Bestattungsartikel (z. B. Leichenscke), Freizeit und Erholung (z. B. Tontauben aus Kunststoff beim Schieen, Jag

29、dpatronen) usw. aufgezhlt werden. Eine Verwertung und/oder Recycling dieser Kunststoff-artikel ist in vielen Fllen entweder schwierig oder wirtschaftlich unrentabel; es wurden verschiedene Typen bioabbaubarer Kunststoffe entwickelt, die einem Bioabbau unterliegen und in Situ nach deren Nutzungsdauer

30、 verschwinden. Bisher war es nicht mglich, sich auf ein einziges Prfschema zu einigen, das auf bioabbaubare Kunststoffe fr derartige Anwendungen anzuwenden ist. Die Frage der Vorbehandlung“, d. h. Aussetzen von Probe-krpern der Licht-/Hitzeeinwirkung, die die Feldbedingungen realistisch wiedergibt,

31、vor der Prfung des Bio-abbaus im Boden, hat viele Diskussionen zwischen interessierten Parteien ausgelst. Ebenfalls von Bedeutung sind die langfristigen Auswirkungen, wie z. B. eine mgliche Persistenz oder Bio-akkumulation der verbleibenden Fragmente oder eine Abgabe von gesundheitsgefhrdenden Abbau

32、substan-zen oder von Additiven, wie z. B. Schwermetallen oder Metallverbindungen. Es herrscht jedoch eine allgemeine bereinstimmung darber, dass der Boden als kein Deponieort fr Kunst-stoffteilchen betrachtet werden darf, auch wenn nachgewiesen ist, dass diese unbedenklich sind und keine negativen A

33、uswirkungen auf Boden- oder Wasserorganismen ausben und wenn diese unsichtbar sind. Normen, die bioabbaubare Kunststoffe als geeignet fr Bioabbau im Boden festlegen, sind fr die Industrie, Anwender und alle Interessenvertreter von Bedeutung. Bei der Erarbeitung derartiger Normen ist es wichtig, auf

34、wissenschaftliche Ergebnisse zurckzugreifen und damit die auf der Felderfahrung basierten Aussagen zu DIN SPEC 1165 (DIN-Fachbericht CEN/TR 15822):2010-05 CEN/TR 15822:2009 (D) 6 bekrftigen sowie den Bedarf an weiterer Forschung und einer mglichen Verbesserung der Umweltvertrg-lichkeit von Produkten

35、 zu ermitteln. Das ist eine Voraussetzung dafr, gleiche Wettbewerbsbedingungen“ fr alle bioabbaubaren Produkte sicherzustellen. Die einzige Norm, die derzeit vorliegt, ist die franzsische Norm NF U 52-001:2005, Biodegradable materials for use in agriculture and horticulture Mulching products Require

36、ments and test methods. Im Folgenden ist eine kurze Zusammenfassung der wichtigsten verffentlichten wissenschaftlichen Belege in Bezug auf den Abbau von bioabbaubaren Kunststoffen in der Umwelt aufgefhrt. Die Errterung basiert zumindest teilweise auf vielen Jahren Felderfahrung in der Verwendung von

37、 Kunststoffen in der Landwirt-schaft (siehe Literaturhinweise fr weiterfhrende Informationen). 3 Polymerabbau in der Umwelt eine Zusammenfassung 3.1 Allgemeines Das endgltige Abbauverhalten von einem bioabbaubaren Kunststoff in der Umwelt hngt von den spezifi-schen Eigenschaften des Materials ab und

38、 besonders von a) der chemischen Struktur des Polymers und b) dem Weg, auf dem dieses zu einem industriellen Produkt verarbeitet wurde, und den Eigenschaften dieses Produkts (z. B. Dicke, Zusatz von Additiven usw.). Das Abbauverhalten hngt ebenfalls von externen Faktoren ab und besonders von c) den

39、Bedingungen, denen das Material vor seiner endgltigen Entsorgung oder Abbau zu Endabbau-stoffen in der Umwelt ausgesetzt wurde und d) der endgltigen Entsorgungsoption. Es muss bemerkt werden, dass die Bioabbaubarkeit eines Kunststoffes direkt mit der chemischen Struktur der Polymermolekle und nicht

40、mit der Rohstoffquelle (Petrochemikalie oder Biomasse) zusammenhngt. 3.2 Abbau unter Bedingungen im Freien Es gibt zwei Hauptwege, die von einem Kunststoffprodukt zur Endphase, der Mineralisierung und Bildung der Biomasse, wie in Bild 1 nachstehend abgebildet, fhren (siehe auch CEN/TR 15351 1). Dies

41、e sind: DIN SPEC 1165 (DIN-Fachbericht CEN/TR 15822):2010-05 CEN/TR 15822:2009 (D) 7 Bild 1 Schematische Darstellung von Wegen zu Biomineralisierung a) Zellulrer Abbau Der links abgebildete Weg entspricht dem Angriff eines Polymersubstrats durch zellulre Enzyme, worauf eine biochemische Aufbereitung

42、 der Abbauprodukte als Ergebnis von enzymatischen Reaktionen folgt. Dieser Weg erfordert das Vorhandensein von entsprechenden Enzymen und folglich von spezifischen Zellen unter lebens-erhaltenden Bedingungen (Atmosphre, Wasser, Nhrstoffe). In der Natur kommen keine Enzyme ohne Vorhandensein von lebe

43、nden Zellen vor. Mit anderen Worten, es heit, dass kein Abbau durch lebende Systeme unter Bedingungen, unter denen die lebenden Organismen nicht aufrechterhalten werden knnen, mglich ist. b) Chemischer Abbau Der rechts abgebildete Weg weicht von dem links abgebildeten insofern ab, dass das Zersetzen

44、 des Polymers mittels abiotischer chemischer Vorgnge erfolgt. Anschlieend mssen nur die kleinen, durch den chemi-schen Abbau erzeugten Molekle biochemisch zerlegt werden. Hierfr sind Bedingungen zur Auslsung eines chemischen Abbaus erforderlich (Licht, Wasser, Sauerstoff, Wrme usw.). Ohne diese Einf

45、lussnahme ist kein Abbau mglich. Andererseits mssen lebende Zellen vorliegen, um die biochemische Aufbereitung der Molekle mit niedriger molarer Masse, die aus dem ursprnglichen Polymer gebildet wurden, sicherzustellen. Die wichtigsten abiotischen Faktoren sind Wasser, Sauerstoff, Temperatur und Son

46、nenlicht. Alle diese Faktoren knnen fr einen bestimmten Kunststoff bedeutend sein, wenn auch deren relative Bedeutung von der Polymerstruktur und der vorgesehenen Verwendung (z. B. Anwendung in/auf Bden) abhngt. So sind beispielsweise Kunststoffe, die Estergruppen aufweisen, hydrolyseempfindlicher (

47、mit oder ohne die frdernde Wirkung von extrazellulren Enzymen) als Polyolefine, alle Kunststoffe werden jedoch zu einem gewissen Grad durch alle drei Faktoren beeinflusst. Das Sonnenlicht stellt sowohl eine Quelle des UV-Lichts als auch der Wrme dar. Die Geschwindigkeit photo-chemischer Reaktionen w

48、ird darber hinaus durch die Temperatur beeinflusst, wobei durch einen Tempe-raturanstieg die Reaktionen im Allgemeinen in einem Ma beschleunigt werden, das vom bestimmten Material abhngig ist. Die Gesamtwirkung der Verbindung von Wrme, Licht und Feuchte wird von Polymer-technologen blicherweise als

49、Alterung bezeichnet. Die Kombination unterschiedlicher Umwelteinflsse verur-sacht oftmals eine grere Wirkung als diese einzeln verursachen wrden, eine als Synergismus bekannte Wirkung. DIN SPEC 1165 (DIN-Fachbericht CEN/TR 15822):2010-05 CEN/TR 15822:2009 (D) 8 Smtliche Kunststoffe werden durch synergetische Effekte von UV-Licht, Wrme und Wasser beeintrchtigt, die zu einer betrchtliche