Biodegradasi

Biodegradasi ialah pemecahan kimia bahan-bahan oleh persekitaran fisiologi. Istilah ini sering digunakan berhubung dengan ekologi, pengurusan sisa, dan pemulihan persekitaran (biopemulihan). Bahan organik boleh didegradasikan secara aerob menerusi oksigen atau secara anaerob tanpa oksigen/bahan buangan yang tidak boleh mereput. Salah satu istilah yang berhubung dengan biodegradasi ialah biomineralisasi yang berkaitan dengan jirim organik diubah menjadi mineral. Biosurfaktan, sejenis surfaktan luar sel yang dirembeskan oleh mikroorganisma, dapat mempertingkatkan proses biodegradasi.
Jirim terbiodegradasikan umumnya merupakan jirim organik seperti jirim tumbuh-tumbuhan, jirim haiwan, dan bahan-bahan lain yang berasal daripada organisma hidup, serta bahan buatan yang agak serupa dengan jirim-jirim tersebut yang dapat digunakan oleh mikroorganisma. Sesetengah mikroorganisma mempunyai kepelbagaian katabolisme mikrob semula jadi yang menghairankan untuk mengubah atau mengumpulkan berbagai-bagai sebatian, termasuk hidrokarbon (misalnya minyak), poliklorin bifenil (PBB), hidrokarbon poliaromatik (PAH), bahan farmaseutik, radionuklid, dan logam. Kejayaan cemerlang metodologi utama dalam bidang biodegradasi mikrob telah membolehkan analisis genom, metagenom, proteomik, bioinformatik serta truput tinggi terhadap mikroorganisma yang berkaitan dari segi persekitaran. Ia juga memberikan wawasan yang baharu terhadap laluan biodegradasi utama dan keupayaan mikroorganisma untuk menyesuaikan diri kepada keadaan-keadaan persekitaran yang sering berubah.
Terdapat dua jenis utama plastik terbiodegradasikan dalam pasaran:
Plastik okso-terbiodegradasikan dan plastik hidro-terbiodegradasikan mula-mulanya akan masing-masing mengalami degradasi pengoksidasian dan hidrolisis. Ini menyebabkan penyepaian fizikal dan pengurangan besar berat molekul demi memudahkan biodegradasi. HBP cenderung mendegradasi dan membiodegradasi dengan lebih pantas berbanding dengan OBP. Walau bagaimanapun, hasil kedua-dua itu adalah sama sahaja, dengan kedua-duanya mengubah menjadi karbon dioksida (CO2), air (H2O) dan biojisim. Berbanding dengan HBP, OBP umumnya adalah lebih murah, mempunyai sifat fizik yang lebih baik dan lebih mudah diproses melalui kelengkapan pemprosesan plastik semasa.
Poliester memainkan peranan yang utama sebagai plastik hidro-biodegradasi kerana ikatan esternya yang berpotensi terhidrolisiskan. HBP dapat diperbuat daripada sumber boleh diperbaharu seperti jagung, gandum, dan tebu, mahupun daripada sumber tak boleh diperbaharu (bahan berdasarkan petroleum) atau sebatian kedua-dua itu. Sesetengah polimer yang biasa digunakan termasuk PHA (polihidroksialkanoat), PHBV (polihidroksbutirat-valerat), PLA (asid polilaktik), PCL (polikaprolakton), PVA (polivinil alkohol), dan PET (polietilena tereftalat).
Teknologi HBP mendakwa terbiodegradasikan berdasarkan penepatan piawai ASTM D6400-04 dan EN 13432. Walau bagaimanapun, kedua-dua piawai yang biasa disebut itu adalah berkaitan dengan prestasi plastik dalam persekitaran kompos terurus komersil dan bukan berkaitan dengan piawai biodegradasi. Kedua-dua piawai ini dikembangkan untuk polimer hidro-terbiodegradasikan yang mekanismenya, termasuk biodegradasi, adalah berdasarkan tindak balas dengan air dan keadaan. Supaya sesuatu penghasilan boleh dikatakan berjaya menghasilkan kompos, kriteria-kriteria yang berikut harus dipenuhi:
OBP dihasilkan dengan menambah sedikit sebatian asid lemak logam peralihan tertentu (besi ialah salah satu contoh logam peralihan) semasa menghasilkan poliolefin (PE & PP) dan polistirena. Bahan tambah itu bertindak sebagai mangkin* untuk mempercepat tindak balas degradasi oksidaan, dengan seluruh proses itu dicepatkan sebanyak beberapa peringkat magnitud (faktor 10). (* Perlu diperhatikan bahawa terdapat banyak jenis mangkin di alam sekitar; mangkin-mangkin semula jadi yang lain sering digunakan oleh industri. Mengikut takrifnya, jumlah mangkin yang diperlukan hanya sedikit sahaja dan ia tidak akan hilang kerana dimakan dalam proses tindak balas.) Hasil degradasi oksidaan bermangkin poliolefin adalah tepat sama dengan poliolefin lazim kerana, selain daripada mempunyai sedikit bahan tambahan, plastik itu sebenarnya ialah poliolefin lazim. Banyak hidrokarbon komersil yang berguna (misalnya minyak masak, poliolefin, dan banyak plastik yang lain) mengandungi sedikit bahan tambahan yang digelar bahan antioksida yang dapat mencegah degradasi oksidaan semasa menyimpan dan semasa menggunakannya. Bahan antikoksida berfungsi menerusi 'menyahaktifkan' radikal bebas yang mengakibatkan degradasi. Masa hayat (hayat simpan + hayat mengguna) dikawal oleh aras antioksida, dengan kadar degradasi selepas pembuangan dikawal oleh jumlah dan sifat mangkin yang digunakan.
Oleh sebab tidak terdapat sebarang piawai sepadan yang lain yang boleh digunakan secara langsung untuk plastik yang masuk ke dalam alam sekitar menerusi cara yang lain selain daripada kompos — iaitu sebagai sampah darat atau sampah laut mahupun sebagai tanah isian — teknologi OBP sering dibidas kerana tidak dapat memenuhi syarat piawai yang sebenarnya merupakan piawai pengomposan. Perlu difahami bahawa pengomposan dan biodegradasi ialah dua proses yang tidak serupa.