Biodegradability of Nonwoven Fabrics

Abstract

The thesis was done in cooperation with Ahlstrom Oy, which is a high performance fiber-based materials company. The company wanted to test the biodegradability of their nonwoven filter fabrics and get information about standardized tests used to measure biodegradability. There were four different types of fabrics (EP 5334, EP 5395, EP 5396 and EP 5457) containing different compositions of various fibres. The tests were done as blind tests, i.e. the composition of the nonwoven fabrics was unknown to the person conducting the tests.

The thesis was done between January and May 2015 and it consists of two parts. In the experimental part the biodegradability of nonwoven fabrics was studied by composting and by measuring the oxygen consumption of the fabrics in soil with OxiTop®. A manual for OxiTop® soil respiration measurements was also written. The other part of the thesis is based on literature research. In this part, chosen standards for testing biodegradability and biodegradable polymers are introduced briefly.

The results of the composting experiment show that none of the fabrics were biodegradable in composting conditions. Surprisingly the average mass of all the fabric types was greater in the end of the experiment compared to the initial mass. However, the fabric EP 5457 showed clear visual changes suggestive of decay. Additionally some change in texture was observed with EP 5395. Similar results were gathered in the soil respiration experiment; of the fabrics, sample EP 5457 showed the highest oxygen consumption i.e. biodegradability activity in comparison with the blank soil sample. The second greatest oxygen consumption was measured with EP 5395. The results suggest that sample EP 5457 had the highest biodegradability potential, even though none of the samples were biodegradable in the tests.

Opinnäytetyö tehtiin yhteistyössä Ahlstrom Oy:n kanssa. Ahlstrom Oy valmistaa kuitupohjaisia materiaaleja vaativaan käyttöön. Opinnäytetyön tavoite on testata yrityksen kuitusuodatinkankaiden biohajoavuutta sekä etsiä tietoa standardoiduista testeistä, joilla mitataan biohajoavuutta. Tutkittavana oli neljä erilaista, erityyppisistä kuiduista koostuvaa kuitukangasta (EP 5334, EP 5395, EP 5396 ja EP 5457). Biohajoavuustestit tehtiin sokkotestinä siten, että kuitukankaiden koostumusta ei tiedetty.

Opinnäytetyö tehtiin vuonna 2015 tammikuun ja toukokuun välillä, ja se koostuu kahdesta osasta. Kokeellisessa osuudessa Ahlstromin kuitukankaiden biohajoavuus testattiin kompostoimalla sekä mittaamalla kankaiden hapenkulutus OxiTop®-maahengityslaitteella. OxiTop®-laitteelle koostettiin myös käyttöohje. Kirjallisuusosiossa valittuja biohajoavuusstandardeja sekä biohajoavia polymeerejä esitellään lyhyesti.

Kompostointikokeen tulokset osoittavat, että mikään kuitukankaista ei ole biohajoava kompostiolosuhteissa. Oli yllättävää, että kaikkien kuitukangastyyppien massojen keskiarvo oli suurempi kokeen lopussa verrattuna alkuperäisiin massoihin. EP 5457 -kankaassa oli kuitenkin nähtävissä selviä visuaalisia muutoksia, jotka viittaavat biohajoamiseen. Kankaan EP 5395 tekstuurissa oli myös havaittamissa jonkin verran muutosta kokeen aikana. Samankaltaisia tuloksia saatiin maahengityskokeessa: kankaalla EP 5457 hapenkulutus oli suurin verrattuna kontrollimaanäytteeseen. Toiseksi suurin hapenkulutus mitattiin kankaalla EP 5395. Tulokset osoittavat, että näytteellä EP 5457 biohajoavuuspotentiaali oli suurin, vaikka yksikään näyte ei kokeessa ollut biohajoava.