في إطار الامتثال لهذا المعيار، نستخدم تحليل الكربون مشع (المعروف أيضًا بالكربون 14) بفضل تقنيات الاختبار التحليلي المستخدمة لتحديد عمر الأشياء التي تحتوي على الكربون.
انتبه، ال محتوى حيوي المصدر لا يحدد بأي حال من الأحوال التأثير البيئي أو استدامة المنتج. من الممكن قياس هذا التأثير من خلال تحليل دورة الحياة وفقًا لمعايير استدامة محددة.
تحليل الكربون مشع للمنتجات الحيوية المصدر
تحليل الكربون مشع لـ منتجات حيوية المصدر يجب الالتزام بـ المعيار NF EN 16640 باستخدام إحدى الطرق التنظيمية الثلاث.
تشرح مختبرات CIRAM بالتفصيل تحليل الكربون 14 بواسطة AMS.
ما هو المنتج الحيوي المصدر؟
يشير مصطلح "حيوي المصدر" إلى "مشتق من الكتلة الحيوية". يمكن أن يكون المنتج المسمى "حيوي المصدر" مشتقًا بالكامل أو جزئيًا من الكتلة الحيوية. بفضل تحليلاتنا المختبرية، من الممكن تحديد كمية الكتلة الحيوية الموجودة في المنتج (طلاء، بوليمرات، مذيبات...).
سيكون من المثير للاهتمام قياس كمية الكربون الحيوي المصدر في مرحلة البحث والتطوير، ولكن أيضًا على منتج نهائي (الكربون حيوي في الوقود الحيوي، الغاز الحيوي، والأبخرة، ولكن أيضًا في مستحضرات التجميل والمنتجات الغذائية) أو لتقييم المواد الخام من مورد. يقيس الكربون 14 محتوى الكربون الحيوي والكربون الاصطناعي (المشتق من البترول).
الكربون 14، عنصر موجود في جميع الكائنات الحية
ال كربون 14 (¹⁴C) هو نظير مشع للكربون ناتج عن التفاعل بين ذرات نيتروجين 14 الموجودة في الغلاف الجوي و إشعاع كونيغير مستقر بطبيعته، يتحلل تدريجياً ليعود إلى النيتروجين 14. عمر النصف، تُقدر بـ 5,568 سنة, يعني أن تركيزه ينخفض إلى النصف خلال هذه الفترة وأنه يختفي تقريبًا تمامًا بعد حوالي 60 ألف سنة.
نظرًا لتجدده المستمر بفعل النشاط الشمسي، يعتبر تركيز الكربون 14 شبه ثابت في الغلاف الجوي. وهو موجود بالتالي في كل الكائنات الحية، حيث يتم استيعابه من قبل التمثيل الضوئي و ال تنفس. ال الكتلة الحيوية الحالية (حبوب، طحالب، خشب، مخلفات و النفايات العضوية) يمتلك بالتالي خزانًا من الكربون 14 يُسمى « حديث » نشط بالكامل.
على العكس من ذلك، فإن موارد أحفورية مثل الـ نفط، الغاز أو الفحم، الناتجة عن تحويل المواد العضوية على ملايين السنينلم تعد تحتوي على الكربون 14. وهي تتكون حصريًا من كربون قديم أو بتروصور، مما يسمح بتمييزها بوضوح عن المصادر مواد حيوية المصدر.
عند قياس الـ النسبة النظيرية بين ال ¹⁴C، ¹³C و ¹²C، علماء المختبرات سيرام يحدد بدقة محتوى الكربون الحديث (حيوي المصدر) و في الكربون الأحفوري (المعتمد على النفط) لعينة. يشكل هذا النهج أساستحليل بالكربون المشع، المستخدمة لـ توصيف المنتجات الحيوية المصدر, ال مراقبة المواد الخام و ال التحقق من الادعاءات البيئية.
التحليل بالكربون المشع بواسطة AMS
لا المعيار NF EN 16640 تتضمن ثلاث طرق لقياس محتوى الكربون 14 منتجات حيوية المصدر. المختبرات سيرام يستخدمون حصريًا الـ مطيافية الكتلة المقترنة بمسرع الجسيمات (AMS)، وهي تقنية مرجعية معترف بها لـ دقة عالية وها حساسية في التحليل بالكربون المشع.
قبل القياس بواسطة AMS، يتم تحضير العينة عن طريق التحويل إلى كربون نقي، في شكل الجرافيت، ثم تم ضغطه في حامل العينة الكاثودي. هذه الخطوة التحضيرية ضرورية لضمان موثوقية النتائج وقابلية تكرار القياسات.
لا محتوى الكربون 14 ثم يتم التعبير عنها إما في جزء الكتلة للعينة، إما في نسبة الكربون من إجمالي المحتوى الكربوني. ال نسبة الكربون حديثة، يُدعى الكربون حديث (pMC)، تتوافق مع قيمة مُطَبَّعَة وَمُوَحَّدَة كربون 14 مقاس. تتم مقارنة هذه القيمة بتلك الخاصة بـ مادة مرجعية (REF)، يمثل كربونًا حيويًا بنسبة 100٪.
منذ 2003، الـ القيم المرجعية الرسمية المستخدمة في إطار المعيار NF EN 16640 يتم نشرها بواسطة الـجامعة خرونينغن، مما يضمن الاتساق الدولي في تفسير النتائج لـتحليل الكربون 14.
لتوضيح تطور هذه المراجع، يمكننا أن نذكر أن:
- في عام 2022، بلغت القيمة المقابلة لـ 100% من الكربون الحيوي 100 pMC؛
- في عام 2010، كانت القيمة المرجعية لاعتماد محتوى بنسبة 100% هي 104 pMC؛
- في عام 1964، بلغت هذه القيمة 190 جزءًا في المليون من الكربون المشع، وذلك بسبب آثار التجارب النووية الجوية على تركيز الكربون 14.
طريقة حساب المنتجات الحيوية المصدر
لا المعيار NF EN 16640 يشير إلى أنه بالإضافة إلى قياس pMC، يجب علينا الإشارة إلى:
- XTC المحتوى الكلي للكربون في العينة،
- Xb محتوى الكربون الحيوي ككسر من كتلة العينة.
من القيمة المرجعية REF، يمكن حساب XTCB وهو محتوى الكربون الحيوي المصدر كجزء من إجمالي محتوى الكربون. هذه هي القيمة الحاسمة.
انتبه، ال المعيار NF EN 16640 يشير إلى قياس المحتوى من كربون حيوي المصدر بتقنية الـ التأريخ بالكربون المشع بتقنية AMS هناك عدم يقين قدره ± 2%. هذا يعني أن محتوى الكربون الحيوي يمكن أن يتراوح بنسبة ± 2%. أي أن قيمة XTCB بنسبة 98% يمكن اعتبارها 100% من الكربون الحيوي بالنسبة للكربون الكلي، مع مراعاة عدم اليقين.
لا المعيار NF EN 16640 لا توصي بأي معالجة خاصة للمواد التي تحتوي على كربونات غير عضوية. ومع ذلك، تحتوي كربونات الكالسيوم على "كربون قديم" وقد تقلل بشكل مصطنع من قيمة XTCB. هذا التوضيح مهم لأنه يشير إلى أن المعيار NF 16640 يحدد نسبة الكربون الحيوي المصدر إلى إجمالي الكربون، على عكس معيار ASTM D6866 من يمكنه اعتبار نسبة الكربون الحيوي المصدر مقارنة بإجمالي الكربون العضوي.
