E se os compostos de polímero reforzado con fibra de vidro (GFRP) puidesen ser compostados ao final da súa vida útil, ademais das décadas de beneficios comprobados de redución de peso, resistencia e rixidez, resistencia á corrosión e durabilidade? Ese, en poucas palabras, é o atractivo da tecnoloxía de ABM Composite.
Vidro bioactivo, fibras de alta resistencia
Fundada en 2014, Arctic Biomaterials Oy (Tampere, Finlandia) desenvolveu unha fibra de vidro biodegradable feita a partir do chamado vidro bioactivo, que Ari Rosling, director de I+D de ABM Composite, describe como “unha formulación especial desenvolvida na década de 1960 que permite que o vidro degradarse en condicións fisiolóxicas. Cando se introduce no corpo, o vidro descompón os seus sales minerais constituíntes, liberando sodio, magnesio, fosfatos, etc., creando así unha condición que estimula o crecemento óseo”.
"Ten propiedades similares ásfibra de vidro sen álcali (E-glass)”. Rosling dixo: "Pero este vidro bioactivo é difícil de fabricar e transformar en fibras, e ata agora só se utilizou como po ou masilla. Polo que sabemos, ABM Composite foi a primeira empresa en fabricar con ela fibras de vidro de alta resistencia a escala industrial, e agora estamos utilizando estas fibras de vidro ArcBiox X4/5 para reforzar varios tipos de plásticos, incluídos polímeros biodegradables”.
Implantes médicos
A rexión de Tampere, a dúas horas ao norte de Helsinki, Finlandia, foi un centro de polímeros biodegradables de base biolóxica para aplicacións médicas desde a década de 1980. Rosling describe: "Un dos primeiros implantes dispoñibles comercialmente feitos con estes materiais produciuse en Tampere, e así foi como comezou ABM Composite! que agora é a nosa unidade de negocio médico”.
"Hai moitos polímeros biodegradables e bioabsorbibles para implantes". Continúa, “pero as súas propiedades mecánicas están lonxe do óso natural. Puidemos potenciar estes polímeros biodegradables para darlle ao implante a mesma resistencia que o óso natural”. Rosling observou que as fibras de vidro ArcBiox de grao médico coa adición de ABM poden mellorar as propiedades mecánicas dos polímeros PLLA biodegradables nun 200% a 500%.
Como resultado, os implantes de ABM Composite ofrecen un maior rendemento que os implantes feitos con polímeros non reforzados, á vez que son bioabsorbibles e favorecen a formación e crecemento óseo. ABM Composite tamén utiliza técnicas automatizadas de colocación de fibras/fíos para garantir unha orientación óptima das fibras, incluíndo a colocación de fibras ao longo de toda a lonxitude do implante, así como a colocación de fibras adicionais en puntos potencialmente débiles.
Aplicacións domésticas e técnicas
Coa súa crecente unidade de negocio médico, ABM Composite recoñece que os polímeros biodegradables e biodegradables tamén se poden usar para utensilios de cociña, cubertos e outros artigos domésticos. "Estes polímeros biodegradables normalmente teñen propiedades mecánicas pobres en comparación cos plásticos a base de petróleo". Rosling dixo: "Pero podemos reforzar estes materiais coas nosas fibras de vidro biodegradables, converténdoos nunha boa alternativa aos plásticos comerciais a base de fósiles para unha ampla gama de aplicacións técnicas".
Como resultado, ABM Composite aumentou a súa unidade de negocio técnica, que agora emprega a 60 persoas. "Ofrecemos solucións de fin de vida útil (EOL) máis sostibles". Rosling di: "A nosa proposta de valor é poñer estes compostos biodegradables en operacións de compostaxe industrial onde se converten en chan". O vidro E tradicional é inerte e non se degradará nestas instalacións de compostaxe.
Compostos de fibra ArcBiox
ABM Composite desenvolveu varias formas de fibras de vidro ArcBiox X4/5 para aplicacións de compostos, desdefibras de corte curtoe compostos de moldeo por inxección parafibras continuaspara procesos como o moldeado téxtil e pultrusión. A gama ArcBiox BSGF combina fibras de vidro biodegradábeis con resinas de poliéster de base biolóxica e está dispoñible en graos de tecnoloxía xeral e graos ArcBiox 5 aprobados para o seu uso en aplicacións de contacto con alimentos.
ABM Composite tamén investigou unha variedade de polímeros biodegradables e de base biolóxica, incluíndo ácido poliláctico (PLA), PLLA e succinato de polibutileno (PBS). O seguinte diagrama mostra como as fibras de vidro X4/5 poden mellorar o rendemento para competir cos polímeros reforzados con fibra de vidro estándar como o polipropileno (PP) e mesmo a poliamida 6 (PA6).
ABM Composite tamén investigou unha variedade de polímeros biodegradables e de base biolóxica, incluíndo ácido poliláctico (PLA), PLLA e succinato de polibutileno (PBS). O seguinte diagrama mostra como as fibras de vidro X4/5 poden mellorar o rendemento para competir cos polímeros reforzados con fibra de vidro estándar como o polipropileno (PP) e mesmo a poliamida 6 (PA6).
Durabilidade e compostabilidade
Se estes compostos son biodegradables, canto durarán? "As nosas fibras de vidro X4/5 non se disolven en cinco minutos ou durante a noite como o fai o azucre, e aínda que as súas propiedades se degradarán co paso do tempo, non será tan notable". Di Rosling: "Para degradarnos de forma eficaz, necesitamos temperaturas e humidade elevadas durante longos períodos de tempo, como se atopan in vivo ou en pilas de compost industrial. Por exemplo, probamos cuncas e cuncas feitas co noso material ArcBiox BSGF, e poderían soportar ata 200 ciclos de lavado de louza sen perder a súa funcionalidade. Hai unha certa degradación das propiedades mecánicas, pero non ata o punto de que as copas non sexan seguras de usar”.
Non obstante, é importante que cando estes compostos se eliminen ao final da súa vida útil, si cumpran os requisitos estándar necesarios para a compostaxe, e ABM Composite realizou unha serie de probas para demostrar que cumpre con estas normas. "Segundo as normas ISO (para compostaxe industrial), a biodegradación debe producirse dentro de 6 meses e a descomposición dentro de 3 meses/90 días". Rosling di: "A descomposición significa colocar a mostra/produto de proba na biomasa ou compost. despois de 90 días, o técnico examina a biomasa mediante unha peneira. despois de 12 semanas, polo menos o 90 por cento do produto debería poder pasar por unha peneira de 2 mm × 2 mm”.
A biodegradación determínase triturando o material virxe nun po e medindo a cantidade total de CO2 liberado despois de 90 días. Isto avalía canto do contido de carbono do proceso de compostaxe se converte en auga, biomasa e CO2. "Para superar a proba de compostaxe industrial, débese acadar o 90 por cento do 100 por cento teórico de CO2 do proceso de compostaxe (en función do contido de carbono)".
Rosling di que ABM Composite cumpriu os requisitos de descomposición e biodegradación, e as probas demostraron que a adición da súa fibra de vidro X4 realmente mellora a biodegradabilidade (ver táboa anterior), que é só un 78% para unha mestura de PLA sen reforzar, por exemplo. Explica: "Con todo, cando se engadiron as nosas fibras de vidro biodegradables nun 30%, a biodegradación aumentou ata o 94%, mentres que as taxas de degradación seguían sendo boas".
Como resultado, ABM Composite demostrou que os seus materiais poden ser certificados como compostables segundo EN 13432. As probas que superaron os seus materiais ata a data inclúen a ISO 14855-1 para a biodegradabilidade aeróbica final dos materiais en condicións de compostaxe controlada, a ISO 16929 para aeróbicas. descomposición controlada, ISO DIN EN 13432 para requisitos químicos e OCDE 208 para fitotoxicidade proba, ISO DIN EN 13432.
CO2 liberado durante a compostaxe
Durante a compostaxe, o CO2 é liberado, pero algo permanece no chan e despois é utilizado polas plantas. A compostaxe foi estudada durante décadas, tanto como un proceso industrial como como un proceso de postcompostaxe que libera menos CO2 que outras alternativas de eliminación de residuos, e a compostaxe aínda se considera un proceso respectuoso co medio ambiente e de redución da pegada de carbono.
A ecotoxicidade consiste en probar a biomasa producida durante o proceso de compostaxe e as plantas cultivadas con esta biomasa. "Isto é para asegurarse de que a compostaxe destes produtos non prexudique as plantas en crecemento". dixo Rosling. Ademais, ABM Composite demostrou que os seus materiais cumpren os requisitos de biodegradación en condicións de compostaxe doméstica, que tamén requiren unha biodegradación do 90%, pero durante un período de 12 meses, en comparación cun período máis curto para a compostaxe industrial.
Aplicacións industriais, produción, custos e crecemento futuro
Os materiais de ABM Composite úsanse nunha serie de aplicacións comerciais, pero non se poden revelar máis debido aos acordos de confidencialidade. "Pedimos os nosos materiais para aplicacións como cuncas, pratos, pratos, cubertos e recipientes de almacenamento de alimentos", di Rosling, "pero tamén se usan como alternativa aos plásticos a base de petróleo en envases de cosméticos e artigos domésticos grandes. Máis recentemente, os nosos materiais foron seleccionados para o seu uso na fabricación de compoñentes en grandes instalacións de maquinaria industrial que precisan ser substituídos cada 2-12 semanas. Estas empresas recoñeceron que ao usar o noso reforzo de fibra de vidro X4, estas pezas mecánicas poden fabricarse coa resistencia ao desgaste necesaria e tamén son compostables despois do seu uso. Esta é unha solución atractiva para un futuro próximo xa que estas empresas afrontan o reto de cumprir as novas normativas ambientais e de emisións de CO2”.
Rosling engadiu: "Tamén hai un interese crecente en usar as nosas fibras continuas en diferentes tipos de tecidos e non tecidos para facer compoñentes estruturais para a industria da construción. Tamén estamos a ver o interese en utilizar as nosas fibras biodegradables con PA ou PP biodegradables pero non biodegradables e materiais termoestables inertes”.
Na actualidade, a fibra de vidro X4/5 é máis cara que o vidro E, pero os volumes de produción tamén son relativamente pequenos, e ABM Composite está a buscar unha serie de oportunidades para ampliar as aplicacións e facilitar un aumento de 20.000 toneladas ao ano a medida que crece a demanda. que tamén pode axudar a reducir custos. Aínda así, Rosling di que, en moitos casos, os custos asociados ao cumprimento da sustentabilidade e aos novos requisitos regulamentarios non foron totalmente considerados. Mentres tanto, a urxencia de salvar o planeta é cada vez maior. "A sociedade xa está presionando por máis produtos de base biolóxica". Explica: "Hai moitos incentivos para impulsar as tecnoloxías de reciclaxe, o mundo ten que avanzar máis rápido nisto e creo que a sociedade só aumentará o seu impulso polos produtos de base biolóxica no futuro".
LCA e Vantaxe da Sostibilidade
Rosling di que os materiais de ABM Composite reducen as emisións de gases de efecto invernadoiro e o uso de enerxías non renovables nun 50-60 por cento por quilogramo. "Utilizamos a base de datos de pegada ambiental 2.0, o conxunto de datos acreditado GaBi e os cálculos de LCA (Análise do ciclo de vida) para os nosos produtos baseados na metodoloxía descrita en ISO 14040 e ISO 14044".
“Actualmente, cando os compostos chegan ao final do seu ciclo de vida, requírese moita enerxía para incinerar ou pirolizar os residuos de compostos e os produtos EOL, e a trituración e a compostaxe son unha opción atractiva e, sen dúbida, é unha das propostas de valor clave que ofrecemos. e estamos proporcionando un novo tipo de reciclabilidade”. Rosling di: "A nosa fibra de vidro está feita de compoñentes minerais naturais que xa están presentes no chan. Entón, por que non compostar os compoñentes compostos EOL ou disolver as fibras de compostos non degradables despois da incineración e usalas como fertilizante? Trátase dunha opción de reciclaxe de verdadeiro interese mundial”.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (tamén WhatsApp)
Teléfono: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Enderezo: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Hora de publicación: 27-maio-2024