Τι θα συμβεί αν τα σύνθετα υλικά ενισχυμένα με γυάλινες ίνες (GFRP) θα μπορούσαν να λιπασματοποιηθούν στο τέλος της ωφέλιμης ζωής τους, εκτός από τις δεκαετίες των αποδεδειγμένων οφελών της μείωσης του βάρους, της αντοχής και της δυσκαμψίας, της αντοχής και της ανθεκτικότητας στη διάβρωση; Αυτό, με λίγα λόγια, είναι η έκκληση της τεχνολογίας της ABM Composite.
Βιοδραστικό γυαλί, ίνες υψηλής αντοχής
Ιδρύθηκε το 2014, τα Arctic Biomaterials OY (Tampere, Φινλανδία) έχουν αναπτύξει μια βιοαποικοδομήσιμη γυάλινη ίνα που κατασκευάζεται από λεγόμενη βιοδραστική γυαλί, την οποία ο Ari Rosling, διευθυντής Ε & Α στο ABM Composite, περιγράφει ως "ειδική διατύπωση που αναπτύχθηκε στη δεκαετία του 1960 που επιτρέπει στην αποζημίωση του γυαλιού υπό φυσιολογικές συνθήκες. Όταν εισάγεται στο σώμα, το γυαλί σπάει στα συστατικά ορυκτά του άλατα, απελευθερώνοντας νάτριο, μαγνήσιο, φωσφορικά κλπ., Δημιουργώντας έτσι μια κατάσταση που διεγείρει την ανάπτυξη των οστών ».
«Έχει παρόμοιες ιδιότητες μεΓυαλί χωρίς αλκάλια (E-Glass). " Ο Rosling είπε: "Αλλά αυτό το βιοδραστικό γυαλί είναι δύσκολο να κατασκευαστεί και να τραβήξει σε ίνες και μέχρι τώρα έχει χρησιμοποιηθεί μόνο ως σκόνη ή στόκος. Εξ όσων γνωρίζουμε, το ABM Composite ήταν η πρώτη εταιρεία που κατασκευάζει γυάλινες ίνες υψηλής αντοχής σε βιομηχανική κλίμακα και τώρα χρησιμοποιούμε αυτές τις ίνες Arcbiox X4/5 για να ενισχύσουμε διάφορους τύπους πλαστικών, συμπεριλαμβανομένων των βιοαποικοδομήσιμων πολυμερών ".
Ιατρικά εμφυτεύματα
Η περιοχή Tampere, δύο ώρες βόρεια του Ελσίνκι της Φινλανδίας, αποτελεί κέντρο βιοαποικοδομήσιμων πολυμερών για ιατρικές εφαρμογές από τη δεκαετία του 1980. Η Rosling περιγράφει: "Ένα από τα πρώτα εμπορικά διαθέσιμα εμφυτεύματα που έγιναν με αυτά τα υλικά παράγεται στο Tampere και έτσι ξεκίνησε η ABM Composite! που είναι τώρα η ιατρική μας επιχειρηματική μονάδα ".
"Υπάρχουν πολλά βιοαποικοδομήσιμα, βιοαπορροφήσιμα πολυμερή για εμφυτεύματα." Συνεχίζει: "Αλλά οι μηχανικές τους ιδιότητες είναι μακριά από το φυσικό οστό. Ήμασταν σε θέση να ενισχύσουμε αυτά τα βιοαποικοδομήσιμα πολυμερή προκειμένου να δώσουμε στο εμφύτευμα την ίδια δύναμη με το φυσικό οστό ». Η Rosling σημείωσε ότι οι γυάλινες ίνες ARCBIOX με την προσθήκη ABM μπορούν να βελτιώσουν τις μηχανικές ιδιότητες των βιοαποικοδομήσιμων πολυμερών PLLA κατά 200% έως 500%.
Ως αποτέλεσμα, τα εμφυτεύματα του ABM Composite προσφέρουν υψηλότερες επιδόσεις από τα εμφυτεύματα που κατασκευάζονται με μη ενισχυμένα πολυμερή, ενώ παράλληλα είναι βιοαποκρίσματα και προωθώντας τον σχηματισμό και την ανάπτυξη των οστών. Το ABM Composite χρησιμοποιεί επίσης αυτοματοποιημένες τεχνικές τοποθέτησης ινών/κλώνου για να εξασφαλίσει τον βέλτιστο προσανατολισμό των ινών, συμπεριλαμβανομένων των ινών τοποθέτησης σε όλο το μήκος του εμφυτεύματος, καθώς και την τοποθέτηση πρόσθετων ινών σε δυνητικά αδύναμα σημεία.
Οικιακές και τεχνικές εφαρμογές
Με την αυξανόμενη ιατρική επιχειρηματική μονάδα, η ABM Composite αναγνωρίζει ότι τα βιολογικά και βιοαποικοδομήσιμα πολυμερή μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για μαγειρικά σκεύη, μαχαιροπίρουνα και άλλα είδη οικιακής χρήσης. "Αυτά τα βιοαποικοδομήσιμα πολυμερή συνήθως έχουν κακές μηχανικές ιδιότητες σε σύγκριση με τα πλαστικά με βάση το πετρέλαιο". Ο Rosling είπε: "Αλλά μπορούμε να ενισχύσουμε αυτά τα υλικά με τις βιοαποικοδομήσιμες γυάλινες ίνες μας, καθιστώντας τους ουσιαστικά μια καλή εναλλακτική λύση σε εμπορικά πλαστικά με βάση τα ορυκτά για ένα ευρύ φάσμα τεχνικών εφαρμογών".
Ως αποτέλεσμα, η ABM Composite έχει αυξήσει την τεχνική επιχειρηματική μονάδα, η οποία χρησιμοποιεί τώρα 60 άτομα. "Προσφέρουμε πιο βιώσιμες λύσεις στο τέλος της ζωής (EOL)." Ο Rosling λέει: "Η πρόταση αξίας μας είναι να θέσουμε αυτά τα βιοαποικοδομήσιμα σύνθετα υλικά σε βιομηχανικές επιχειρήσεις κομποστοποίησης όπου μετατρέπονται σε έδαφος". Το παραδοσιακό e-γυαλί είναι αδρανές και δεν θα υποβαθμιστεί σε αυτές τις εγκαταστάσεις κομποστοποίησης.
Σύνθετα ινών Arcbiox
Το ABM Composite έχει αναπτύξει διάφορες μορφές arcbiox x4/5 γυάλινων ινών για σύνθετες εφαρμογές, απόβραχείες ίνεςκαι ενώσεις χύτευσης με έγχυσησυνεχείς ίνεςΓια διαδικασίες όπως η χύτευση κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων και παλμών. Το ARCBIOX BSGF Range συνδυάζει βιοαποικοδομήσιμες γυάλινες ίνες με βιολογικές ρητίνες πολυεστέρα και διατίθεται σε γενικούς βαθμούς τεχνολογίας και ARCBIOX 5 βαθμούς που εγκρίθηκαν για χρήση σε εφαρμογές επικοινωνίας με τρόφιμα.
Το ABM Composite έχει επίσης διερευνήσει μια ποικιλία βιοαποικοδομήσιμων και βιολογικών πολυμερών, συμπεριλαμβανομένου του πολυλακτικού οξέος (PLA), του PLLA και του πολυβουτυλένιο (PBS). Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει πώς οι ίνες γυαλιού X4/5 μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση για να ανταγωνιστούν με τυπικά πολυμερή ενισχυμένα με ίνες γυαλιού όπως πολυπροπυλένιο (PP) και ακόμη και πολυαμίδιο 6 (ΡΑ6).
Το ABM Composite έχει επίσης διερευνήσει μια ποικιλία από βιοαποικοδομήσιμα και βιολογικά πολυμερή, συμπεριλαμβανομένου του πολυλακτικού οξέος (PLA), PLLA και πολυβουτυλένιο (PBS). Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει πώς οι ίνες γυαλιού X4/5 μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση για να ανταγωνιστούν με τυπικά πολυμερή ενισχυμένα με ίνες γυαλιού όπως πολυπροπυλένιο (PP) και ακόμη και πολυαμίδιο 6 (ΡΑ6).
Ανθεκτικότητα και κομποστοποίηση
Εάν αυτά τα σύνθετα υλικά είναι βιοαποικοδομητικά, πόσο καιρό θα διαρκέσουν; "Οι γυάλινες ίνες X4/5 δεν διαλύονται σε πέντε λεπτά ή μια νύχτα όπως η ζάχαρη, και ενώ οι ιδιότητές τους θα υποβαθμιστούν με την πάροδο του χρόνου, δεν θα είναι τόσο αισθητή". Λέει ο Rosling, "Για να υποβαθμιστεί αποτελεσματικά, χρειαζόμαστε αυξημένες θερμοκρασίες και υγρασία σε μεγάλες χρονικές περιόδους, όπως διαπιστώθηκε in vivo ή σε πασσάλους βιομηχανικών κομποστοποίησης. Για παράδειγμα, δοκιμάσαμε κύπελλα και κύπελλα από το υλικό μας Arcbiox BSGF και θα μπορούσαν να αντέξουν έως και 200 κύκλους πλύσης πιάτων χωρίς να χάσουν λειτουργικότητα. Υπάρχει κάποια υποβάθμιση των μηχανικών ιδιοτήτων, αλλά όχι στο σημείο όπου τα κύπελλα δεν είναι ασφαλή για χρήση ".
Ωστόσο, είναι σημαντικό όταν αυτά τα σύνθετα υλικά διατίθενται στο τέλος της ωφέλιμης ζωής τους, πληρούν τις τυποποιημένες απαιτήσεις που απαιτούνται για την κομποστοποίηση και το ABM Composite έχει πραγματοποιήσει μια σειρά δοκιμών για να αποδείξει ότι πληροί αυτά τα πρότυπα. "Σύμφωνα με τα πρότυπα ISO (για τη βιομηχανική κομποστοποίηση), η βιοαποικοδόμηση θα πρέπει να συμβεί εντός 6 μηνών και αποσύνθεση εντός 3 μηνών/90 ημερών". Ο Rosling λέει: "Η αποσύνθεση σημαίνει την τοποθέτηση του δείγματος δοκιμής/προϊόντος στη βιομάζα ή το κομπόστ. Μετά από 90 ημέρες, ο τεχνικός εξετάζει τη βιομάζα χρησιμοποιώντας ένα κόσκινο. Μετά από 12 εβδομάδες, τουλάχιστον το 90 % του προϊόντος θα πρέπει να είναι σε θέση να περάσει μέσω κόσκινο 2 mm × 2 mm ".
Η βιοαποικοδόμηση καθορίζεται με λείανση του παρθένου υλικού σε σκόνη και μετρώντας τη συνολική ποσότητα CO2 που απελευθερώνεται μετά από 90 ημέρες. Αυτό αξιολογεί πόσο από την περιεκτικότητα σε άνθρακα της διαδικασίας κομποστοποίησης μετατρέπεται σε νερό, βιομάζα και CO2. "Για να περάσει η δοκιμή βιομηχανικής κομποστοποίησης, το 90 % του θεωρητικού 100 % CO2 από τη διαδικασία κομποστοποίησης πρέπει να επιτευχθεί (με βάση την περιεκτικότητα σε άνθρακα)".
Η Rosling λέει ότι το ABM Composite έχει εκπληρώσει τις απαιτήσεις αποσύνθεσης και βιοαποικοδόμησης και οι δοκιμές έχουν δείξει ότι η προσθήκη της γυάλινης ίνας X4 βελτιώνει στην πραγματικότητα τη βιοαποικοδόμηση (βλ. Πίνακα παραπάνω), η οποία είναι μόνο 78% για ένα μη ενισχυμένο μείγμα PLA, για παράδειγμα. Εξηγεί: "Ωστόσο, όταν προστέθηκαν οι 30% βιοδιασπώμενες γυάλινες ίνες μας, η βιοαποικοδόμηση αυξήθηκε στο 94%, ενώ τα ποσοστά αποικοδόμησης παρέμειναν καλά".
Ως αποτέλεσμα, το ABM Composite έχει αποδείξει ότι τα υλικά του μπορούν να πιστοποιηθούν ως λιπασματοποιήσιμα σύμφωνα με το EN 13432. Οι δοκιμές που έχουν περάσει τα υλικά του μέχρι σήμερα περιλαμβάνουν το ISO 14855-1 για την τελική αερόβια βιοαποικοδόμηση των υλικών υπό ελεγχόμενες συνθήκες λιπασματοποίησης, ISO 16929 για αεροβική αποσυγκέντρωση, ISO DIN 13432 για χημικές απαιτήσεις και OECD 208 για PhyToxity, ISO TESO, ISO DIN, ISO 16929 13432.
Το CO2 κυκλοφόρησε κατά τη διάρκεια της κομποστοποίησης
Κατά τη διάρκεια της κομποστοποίησης, το CO2 απελευθερώνεται πράγματι, αλλά μερικά παραμένουν στο έδαφος και στη συνέχεια χρησιμοποιούνται από τα φυτά. Η κομποστοποίηση έχει μελετηθεί εδώ και δεκαετίες, τόσο ως βιομηχανική διαδικασία όσο και ως διαδικασία μετά τη συγκομιδή που απελευθερώνει λιγότερο CO2 από άλλες εναλλακτικές λύσεις διάθεσης αποβλήτων και η κομποστοποίηση εξακολουθεί να θεωρείται φιλική προς το περιβάλλον και μειώνει το αποτύπωμα άνθρακα.
Η οικοτοξικότητα περιλαμβάνει τη δοκιμή της βιομάζας που παράγεται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας κομποστοποίησης και τα φυτά που καλλιεργούνται με αυτή τη βιομάζα. "Αυτό είναι για να βεβαιωθείτε ότι η κομποστοποίηση αυτών των προϊόντων δεν βλάπτει τα αναπτυσσόμενα φυτά". Είπε ο Rosling. Επιπλέον, το ABM Composite απέδειξε ότι τα υλικά του πληρούν τις απαιτήσεις βιοαποικοδόμησης υπό συνθήκες οικιακής κομποστοποίησης, οι οποίες απαιτούν επίσης βιοαποικοδόμηση 90%, αλλά σε περίοδο 12 μηνών, σε σύγκριση με μια συντομότερη περίοδο για τη βιομηχανική κομποστοποίηση.
Βιομηχανικές εφαρμογές, παραγωγή, κόστος και μελλοντική ανάπτυξη
Τα υλικά της ABM Composite χρησιμοποιούνται σε διάφορες εμπορικές εφαρμογές, αλλά δεν μπορούν να αποκαλυφθούν περισσότερα λόγω συμφωνιών εμπιστευτικότητας. "Παραγγέλνουμε τα υλικά μας για να ταιριάζουν σε εφαρμογές όπως κύπελλα, πιατάκια, πιάτα, μαχαιροπίρουνα και δοχεία αποθήκευσης τροφίμων", λέει ο Rosling, "αλλά χρησιμοποιούνται επίσης ως εναλλακτική λύση για τα πλαστικά με βάση το πετρέλαιο σε καλλυντικά δοχεία και μεγάλα είδη οικιακής χρήσης. Πιο πρόσφατα, τα υλικά μας έχουν επιλεγεί για χρήση στην κατασκευή εξαρτημάτων σε μεγάλες εγκαταστάσεις βιομηχανικών μηχανημάτων που πρέπει να αντικατασταθούν κάθε 2-12 εβδομάδες. Αυτές οι εταιρείες έχουν αναγνωρίσει ότι χρησιμοποιώντας την ενίσχυση των ινών γυαλιού X4, αυτά τα μηχανικά μέρη μπορούν να γίνουν με την απαιτούμενη αντίσταση στη φθορά και είναι επίσης λιπασματοποιήσιμα μετά τη χρήση. Πρόκειται για μια ελκυστική λύση για το εγγύς μέλλον, καθώς αυτές οι εταιρείες αντιμετωπίζουν την πρόκληση να ανταποκριθούν στους νέους κανονισμούς για τις περιβαλλοντικές και εκπομπές CO2 ».
Ο Rosling πρόσθεσε: "Υπάρχει επίσης αυξανόμενο ενδιαφέρον για τη χρήση των συνεχών ινών μας σε διαφορετικούς τύπους υφασμάτων και μη υφασμάτων για να δημιουργηθούν δομικά στοιχεία για τον κατασκευαστικό κλάδο. Βλέπουμε επίσης το ενδιαφέρον να χρησιμοποιήσουμε τις βιοαποικοδομήσιμες ίνες μας με βιολογικά αλλά μη βιοαποικοδομήσιμα PA ή PP και αδρανή υλικά θερμοστοιχεία ".
Προς το παρόν, το x4/5 υαλοβάμβακα είναι πιο ακριβό από το e-γυαλί, αλλά οι όγκοι παραγωγής είναι επίσης σχετικά μικροί και το ABM Composite επιδιώκει ορισμένες ευκαιρίες για επέκταση εφαρμογών και διευκόλυνση της αύξησης των 20.000 τόνων/του έτους καθώς αυξάνεται η ζήτηση, οι οποίες θα μπορούσαν επίσης να συμβάλουν στη μείωση του κόστους. Παρόλα αυτά, ο Rosling λέει ότι σε πολλές περιπτώσεις το κόστος που συνδέεται με την ικανοποίηση της βιωσιμότητας και των νέων κανονιστικών απαιτήσεων δεν έχει ληφθεί πλήρως υπόψη. Εν τω μεταξύ, ο επείγιος χαρακτήρας της εξοικονόμησης του πλανήτη αυξάνεται. "Η κοινωνία πιέζει ήδη για περισσότερα βιολογικά προϊόντα." Εξηγεί: "Υπάρχουν πολλά κίνητρα για την προώθηση των τεχνολογιών ανακύκλωσης, ο κόσμος πρέπει να κινηθεί γρηγορότερα σε αυτό και νομίζω ότι η κοινωνία θα αυξήσει μόνο την ώθηση της για τα βιολογικά προϊόντα στο μέλλον".
LCA και πλεονέκτημα βιωσιμότητας
Η Rosling λέει ότι τα υλικά της ABM Composite μειώνουν τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου και η χρήση μη ανανεώσιμων ενέργειας κατά 50-60 % ανά χιλιόγραμμο. "Χρησιμοποιούμε τη βάση δεδομένων του περιβαλλοντικού αποτυπώματος 2.0, το διαπιστευμένο σύνολο δεδομένων GABI και τους υπολογισμούς LCA (ανάλυση κύκλου ζωής) για τα προϊόντα μας με βάση τη μεθοδολογία που περιγράφεται στο ISO 14040 και ISO 14044".
"Επί του παρόντος, όταν τα σύνθετα υλικά φτάσουν στο τέλος του κύκλου ζωής τους, απαιτείται πολλή ενέργεια για να εισαγάγει ή να παράγει ένα νέο είδος ανακυκλώσιμης δυνατότητας. Ο Rosling λέει: "Το fiberglass μας είναι κατασκευασμένο από φυσικά ορυκτά συστατικά που υπάρχουν ήδη στο έδαφος. Γιατί λοιπόν δεν είναι σύνθετα εξαρτήματα EOL Compost, ούτε διαλύστε τις ίνες από μη αποικοδομήσιμα σύνθετα υλικά μετά την αποτέφρωση και χρησιμοποιήστε τα ως λίπασμα; Αυτή είναι μια επιλογή ανακύκλωσης πραγματικού παγκόσμιου ενδιαφέροντος ".
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (επίσης WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Διεύθυνση: No.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Σαγκάη
Χρόνος δημοσίευσης: Μαΐου-27-2024