الألياف الزجاجية القابلة للامتصاص الحيوي وقابلة للتحلل ، والأجزاء المركبة القابلة للسماد-أخبار الصناعة

ماذا لو كان من الممكن تسميد مركبات البوليمرات المعززة بالألياف الزجاجية (GFRP) في نهاية عمرها الإنتاجي ، بالإضافة إلى عقود من الفوائد المثبتة لخفض الوزن والقوة والتصلب ومقاومة التآكل والمتانة؟ هذا ، باختصار ، هو جاذبية تقنية ABM Composite.

الزجاج النشط بيولوجيًا ، ألياف عالية القوة

تأسست في عام 2014 ، وقد طورت المواد الحيوية في Arctic BioMedials Oy (Tampere ، فنلندا) أليافًا زجاجية قابلة للتحلل الحيوي مصنوعة من ما يسمى الزجاج النشط حيويًا ، والذي يصفه آري روزلينج ، مدير البحث والتطوير في ABM Composite ، بأنه "صياغة خاصة تم تطويرها في الستينيات والتي تتيح أن تتحلل الزجاج في ظل الظروف الفيزيولوجية. عند إدخاله في الجسم ، ينقسم الزجاج إلى أملاحه المعدنية المكونة ، وإطلاق سراح الصوديوم والمغنيسيوم والفوسفات ، وما إلى ذلك ، مما يخلق حالة تحفز نمو العظام. "

"لها خصائص مماثلة لالألياف الزجاجية الخالية من القلويات (الزجاج الإلكتروني)" قال روزلينج: "لكن من الصعب تصنيع هذا الزجاج النشط حيويًا والتعرض للألياف ، وحتى الآن تم استخدامه فقط كمسحوق أو معجون. على حد علمنا ، كانت ABM Composite أول شركة تصنع ألياف زجاجية عالية القوة منها على نطاق صناعي ، ونحن نستخدم الآن ألياف الزجاج Arcbiox X4/5 لتعزيز أنواع مختلفة من البلاستيك ، بما في ذلك البوليمرات القابلة للتحلل ".

يزرع طبية

كانت منطقة Tampere ، التي ساعتان شمال هلسنكي ، فنلندا ، مركزًا للبوليمرات القابلة للتحلل الحيوي للتطبيقات الطبية منذ عام 1980. يصف Rosling ، "تم إنتاج واحدة من أولى عمليات الزرع المتوفرة تجاريًا المصنوعة من هذه المواد في Tampere ، وهكذا بدأت ABM Composite بدايتها! وهي الآن وحدة أعمالنا الطبية ".

"هناك العديد من البوليمرات القابلة للتحلل الحيوي للامتصاص للزراعة." ويستمر ، "لكن خصائصها الميكانيكية بعيدة عن العظام الطبيعية. تمكنا من تعزيز هذه البوليمرات القابلة للتحلل من أجل إعطاء الزرع نفس قوة العظام الطبيعية ". أشار Rosling إلى أن الألياف الزجاجية Arcbiox الطبية مع إضافة ABM يمكن أن تحسن الخصائص الميكانيكية لبوليمرات PLLA القابلة للتحلل الحيوي بنسبة 200 ٪ إلى 500 ٪.

ونتيجة لذلك ، توفر عمليات زراعة ABM Composite أداءً أعلى من عمليات الزرع المصنوعة من البوليمرات غير المعروفة ، بينما تكون أيضًا قابلة للامتصاص الحيوي وتعزيز تكوين العظام والنمو. يستخدم ABM Composite أيضًا تقنيات وضع الألياف/حبلا الآلية لضمان اتجاه الألياف الأمثل ، بما في ذلك وضع الألياف على طول كامل المدة ، وكذلك وضع ألياف إضافية في بقع ضعيفة محتملة.

الطلبات المنزلية والتقنية

من خلال وحدة الأعمال الطبية المتنامية ، تدرك ABM Composite أن البوليمرات القائمة على الحيوية القابلة للتحلل يمكن استخدامها أيضًا في أدوات المطبخ وأدوات المائدة وغيرها من الأدوات المنزلية. "عادة ما يكون لهذه البوليمرات القابلة للتحلل البيولوجي خصائص ميكانيكية سيئة مقارنة بالبلاستيك القائم على النفط." قال روزلينج: "لكن يمكننا تعزيز هذه المواد من خلال ألياف الزجاج القابلة للتحلل الحيوي ، مما يجعلها بديلاً جيدًا للبلاستيك التجاري القائم على الأحفوري لمجموعة واسعة من التطبيقات التقنية".

نتيجة لذلك ، زادت ABM Composite من وحدة الأعمال الفنية ، التي توظف الآن 60 شخصًا. "نحن نقدم حلولًا أكثر استدامة للحياة (EOL)." يقول روزلينج: "إن اقتراح القيمة لدينا هو وضع هذه المركبات القابلة للتحلل في عمليات التسميد الصناعي حيث تتحول إلى تربة." الزجاج الإلكتروني التقليدي خامل ولن يتحلل في مرافق التسميد هذه.

المركبات الألياف Arcbiox

طورت ABM Composite أشكالًا مختلفة من الألياف الزجاجية ArcBiox X4/5 للتطبيقات المركبة ، منالألياف المختصرةومركبات صب الحقن إلىالألياف المستمرةلعمليات مثل صب النسيج و pultrusion. يجمع نطاق ArcBiox BSGF بين ألياف زجاجية قابلة للتحلل مع راتنجات البوليستر المستندة إلى الحيوي وهو متوفر في درجات التكنولوجيا العامة ودرجات Arcbiox 5 المعتمدة للاستخدام في تطبيقات الاتصال الغذائي.

قامت ABM Composite أيضًا بالتحقيق في مجموعة متنوعة من البوليمرات القابلة للتحلل والحيوية بما في ذلك حمض البوليليك (PLA) ، PLLA و Polybutylene succinate (PBS). يوضح الرسم البياني أدناه كيف يمكن للألياف الزجاجية X4/5 أن تحسن الأداء للتنافس مع البوليمرات المعززة للألياف الزجاجية مثل البولي بروبيلين (PP) وحتى البولي أميد 6 (PA6).

قامت ABM Composite أيضًا بالتحقيق في مجموعة متنوعة من البوليمرات القابلة للتحلل والحيوية ، بما في ذلك حمض البولييلاكتيك (PLA) ، PLLA و polybutylene succinate (PBS). يوضح الرسم البياني أدناه كيف يمكن للألياف الزجاجية X4/5 أن تحسن الأداء للتنافس مع البوليمرات المعززة للألياف الزجاجية مثل البولي بروبيلين (PP) وحتى البولي أميد 6 (PA6).

المتانة وقابلية السماد

إذا كانت هذه المركبات قابلة للتحلل ، فكم من الوقت ستستمر؟ "لا تذوب الألياف الزجاجية X4/5 في غضون خمس دقائق أو بين عشية وضحاها مثل السكر ، وعلى الرغم من أن خصائصها ستتحلل بمرور الوقت ، إلا أنها لن تكون ملحوظة". يقول Rosling ، "لتتحول بفعالية ، نحتاج إلى ارتفاع درجات حرارة ورطوبة على مدار فترات زمنية طويلة ، كما هو موجود في أكوام السماد العضوي أو في أكوام السماد الصناعي. على سبيل المثال ، قمنا باختبار الأكواب والأوعية المصنوعة من مادة Arcbiox BSGF الخاصة بنا ، ويمكننا تحمل ما يصل إلى 200 دورة غسل الصحون دون فقدان الوظيفة. هناك بعض تدهور الخواص الميكانيكية ، ولكن ليس إلى النقطة التي تكون فيها الكؤوس غير آمنة للاستخدام ".

ومع ذلك ، من المهم أنه عندما يتم التخلص من هذه المركبات في نهاية عمرها الإنتاجي ، فإنها تفي بالمتطلبات القياسية اللازمة للتسميد ، وأجرت ABM Composite سلسلة من الاختبارات لإثبات أنها تلبي هذه المعايير. "وفقًا لمعايير ISO (للتسميد الصناعي) ، يجب أن يحدث التحلل الحيوي في غضون 6 أشهر والتحلل في غضون 3 أشهر/90 يومًا". يقول Rosling ، "التحلل يعني وضع عينة/منتج الاختبار في الكتلة الحيوية أو السماد. بعد 90 يومًا ، يفحص الفني الكتلة الحيوية باستخدام غربال. بعد 12 أسبوعًا ، يجب أن يكون ما لا يقل عن 90 في المائة من المنتج قادرًا على المرور عبر غربال 2 مم × 2 ملم ".

يتم تحديد التحلل الحيوي عن طريق طحن المادة البكر في مسحوق وقياس إجمالي كمية ثاني أكسيد الكربون التي تم إصدارها بعد 90 يومًا. هذا يقيم مقدار محتوى الكربون في عملية التسميد التي يتم تحويلها إلى ماء وكتلة حيوية و CO2. "لاجتياز اختبار التسميد الصناعي ، يجب تحقيق 90 في المائة من CO2 النظرية بنسبة 100 في المائة من عملية التسميد (بناءً على محتوى الكربون)".

يقول Rosling إن ABM Composite قد استوفى متطلبات التحلل والتحلل الحيوي ، وقد أظهرت الاختبارات أن إضافة ألياف الزجاج X4 الخاصة بها تعمل بالفعل على تحسين قابلية التحلل الحيوي (انظر الجدول أعلاه) ، وهو 78 ٪ فقط لمزيج PLA غير المعروف ، على سبيل المثال. ويوضح ، "ومع ذلك ، عندما تمت إضافة ألياف زجاجية قابلة للتحلل بنسبة 30 ٪ ، زاد التحلل الحيوي إلى 94 ٪ ، في حين ظلت معدلات التحلل جيدة".

ونتيجة لذلك ، أثبتت ABM Composite أن مواده يمكن اعتمادها على أنها قابلة للتسميد وفقًا لـ EN 13432. الاختبارات التي مرت بها موادها تشمل حتى الآن ISO 14855-1 للاختلاف الهوائي النهائي للمواد للمواد التي يتم التحكم فيها في السماد ، و ISO 16929 للاضطراب الهوائي الخاضع للرقابة ، و iso in 1343 13432.

تم إصدار ثاني أكسيد الكربون أثناء السماد

أثناء السماد ، يتم إطلاق CO2 بالفعل ، لكن بعضها في التربة ثم يتم استخدامه بواسطة النباتات. تمت دراسة التسميد لعقود من الزمن ، كعملية صناعية وكعملية ما بعد المؤسسة التي تطلق ثاني أكسيد الكربون أقل من بدائل التخلص من النفايات الأخرى ، ولا يزال السماد تعتبر عملية تقليل البصمة الكربونية صديقة للبيئة.

تتضمن السمية البيئية اختبار الكتلة الحيوية التي يتم إنتاجها أثناء عملية التسميد والنباتات المزروعة بهذه الكتلة الحيوية. "هذا هو التأكد من أن تسميد هذه المنتجات لا يضر بالنباتات المتنامية." قال روزلينج. بالإضافة إلى ذلك ، أثبتت ABM Composite أن موادها تلبي متطلبات التحلل الحيوي في ظل ظروف التسميد المنزلي ، والتي تتطلب أيضًا 90 ٪ من التحلل الحيوي ، ولكن على مدى فترة 12 شهرًا ، مقارنةً بفترة أقصر للتسميد الصناعي.

التطبيقات الصناعية والإنتاج والتكاليف والنمو المستقبلي

يتم استخدام مواد ABM Composite في عدد من التطبيقات التجارية ، ولكن لا يمكن الكشف عن المزيد بسبب اتفاقيات السرية. يقول Rosling: "نطلب موادنا لتناسب تطبيقات مثل الكؤوس والصحون واللوحات وحاويات أدوات المائدة وحاويات تخزين الطعام" ، لكنها تستخدم أيضًا كبديل للبلاستيك القائم على البترول في حاويات مستحضرات التجميل والأدوات المنزلية الكبيرة. في الآونة الأخيرة ، تم اختيار موادنا لاستخدامها في تصنيع المكونات في منشآت الآلات الصناعية الكبيرة التي تحتاج إلى استبدال كل أسبوعين إلى 12 أسبوعًا. لقد أدركت هذه الشركات أنه من خلال استخدام تعزيز الألياف الزجاجية X4 لدينا ، يمكن صنع هذه الأجزاء الميكانيكية بمقاومة التآكل المطلوبة وتكون قابلة للسماد أيضًا بعد الاستخدام. هذا حل جذاب للمستقبل القريب حيث تواجه هذه الشركات التحدي المتمثل في مواجهة لوائح انبعاثات البيئة و CO2 الجديدة ".

وأضاف Rosling ، "هناك أيضًا اهتمام متزايد باستخدام أليافنا المستمرة في أنواع مختلفة من الأقمشة وغير المنحدرات لصنع المكونات الهيكلية لصناعة البناء. نحن نرى أيضًا اهتمامًا باستخدام أليافنا القابلة للتحلل الحيوي مع PA أو PP غير القابلة للتحلل الحيوي ولكن غير قابل للتحلل والمواد الحرارية الخاملة ".

في الوقت الحاضر ، تعتبر الألياف الزجاجية X4/5 أغلى من الزجاج الإلكتروني ، ولكن أحجام الإنتاج صغيرة نسبيًا ، وتتابع ABM Composite عددًا من الفرص لتوسيع التطبيقات وتسهيل ارتفاع إلى 20،000 طن في السنة مع نمو الطلب ، مما قد يساعد أيضًا في تقليل التكاليف. ومع ذلك ، يقول Rosling إنه في كثير من الحالات ، لم يتم النظر في التكاليف المرتبطة بالاستدامة والمتطلبات التنظيمية الجديدة بالكامل. وفي الوقت نفسه ، فإن إلحاح إنقاذ الكوكب ينمو. "المجتمع يدفع بالفعل لمزيد من المنتجات القائمة على الحيوية." ويوضح: "هناك الكثير من الحوافز لدفع تقنيات إعادة التدوير إلى الأمام ، يحتاج العالم إلى التحرك بشكل أسرع في هذا الأمر وأعتقد أن المجتمع سيزيد فقط من دفعه للمنتجات الحيوية في المستقبل".

LCA وميزة الاستدامة

تقول Rosling إن مواد ABM Composite تقلل من انبعاثات غازات الدفيئة واستخدام الطاقة غير المتجددة بنسبة 50-60 في المائة لكل كيلوغرام. "نستخدم قاعدة بيانات البصمة البيئية 2.0 ، ومجموعة بيانات GABI المعتمدة ، وحسابات LCA (تحليل دورة الحياة) لمنتجاتنا بناءً على المنهجية الموضحة في ISO 14040 و ISO 14044 ″.

"في الوقت الحالي ، عندما تصل المركبات إلى نهاية دورة حياتها ، يلزم وجود الكثير من الطاقة لحرق أو منتجات النفايات المركب ومنتجات EOL ، كما أن تمزيق وتسميد خيار جذاب ، وهي بالتأكيد واحدة من مقترحات القيمة الرئيسية التي نقدمها ، ونحن نقدم نوعًا جديدًا من قابلية إعادة التدوير." يقول روزلينج: "إن الألياف الزجاجية لدينا مصنوعة من مكونات المعادن الطبيعية الموجودة بالفعل في التربة. فلماذا لا تسميد مكونات مركبة EOL ، أو تذوب الألياف من المركبات غير القابلة للتحلل بعد الحرق واستخدامها كسماد؟ هذا هو خيار إعادة التدوير ذات الاهتمام العالمي الحقيقي ".

شنغهاي أوريسن نيو مواد تكنولوجيا شركة ، المحدودة
M: +86 18683776368 (أيضا WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
العنوان: No.398 New Green Road Xinbang Town District Songjiang ، Shanghai