E se os compostos de polímero reforzados con fibra de vidro (GFRP) se puidesen compostar ao final da súa vida útil, ademais das décadas de beneficios probados 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, os biomateriais árticos OY (Tampere, Finlandia) desenvolveron unha fibra de vidro biodegradable feita a partir de chamadas vidro bioactivo, que Ari Rosling, director de I + D de ABM Composite, describe como "unha formulación especial desenvolvida nos anos 1960 que permite que o vidro se degrade en condicións fisiolóxicas. Cando se introduce no corpo, o vidro descomponse nas súas sales minerais constituíntes, liberando sodio, magnesio, fosfatos, etc., creando así unha condición que estimule o crecemento óseo. "
“Ten propiedades similares afibra de vidro sen alcalino (vidro electrónico). " Rosling dixo: "Pero este vidro bioactivo é difícil de fabricar e atraer en fibras, e ata agora só se usou como po ou masilla. Polo que sabemos, ABM Composite foi a primeira empresa en facer fibras de vidro de alta resistencia a partir dunha escala industrial, e agora estamos a usar estas fibras de vidro ArcBiox X4/5 para reforzar varios tipos de plásticos, incluídos os polímeros biodegradables ".
Implantes médicos
A rexión de Tampere, dúas horas ao norte de Helsinki, Finlandia, foi un centro de polímeros biodegradables baseados en bio para aplicacións médicas desde a década de 1980. Rosling describe: "Un dos primeiros implantes dispoñibles comercialmente feitos con estes materiais foi producido en Tampere, e así foi como comezou ABM Composite! que agora é a nosa unidade de negocio médico ”.
"Hai moitos polímeros biodegradables e bioabsorbables para implantes." El continúa, "pero as súas propiedades mecánicas están lonxe do óso natural. Puidemos mellorar estes polímeros biodegradables para dar ao implante a mesma forza que o óso natural ”. Rosling sinalou que as fibras de vidro ArcBiox de grao médico coa adición de ABM poden mellorar as propiedades mecánicas dos polímeros PLLA biodegradables nun 200% ata o 500%.
Como resultado, os implantes de ABM Composite ofrecen un maior rendemento que os implantes elaborados con polímeros non forzados, á vez que son bioabsorbables e promoven a formación e o crecemento óseos. ABM Composite tamén usa técnicas automatizadas de colocación de fibra/cadea para garantir unha orientación óptima de fibras, incluíndo as fibras colocadas ao longo de toda a lonxitude do implante, así como colocar fibras adicionais en puntos potencialmente débiles.
Aplicacións domésticas e técnicas
Coa súa crecente unidade de negocio médico, ABM Composite recoñece que os polímeros bio-baseados e biodegradables tamén se poden usar para utensilios de cociña, cubertos e outros artigos domésticos. "Estes polímeros biodegradables normalmente teñen propiedades mecánicas deficientes en comparación cos plásticos a base de petróleo." Rosling dixo: "Pero podemos reforzar estes materiais coas nosas fibras de vidro biodegradables, converténdose en practicamente unha boa alternativa aos plásticos comerciais baseados en fósiles para unha ampla gama de aplicacións técnicas".
Como resultado, ABM Composite aumentou a súa unidade de negocio técnico, que agora emprega a 60 persoas. "Ofrecemos solucións de fin de vida máis sostibles (EOL)." Rosling di: "A nosa proposta de valor é poñer estes compostos biodegradables en operacións de compostaxe industrial onde se converten en solo." O vidro electrónico tradicional é inerte e non se degradará nestas instalacións de compostaxe.
Composites de fibra ArcBiox
ABM Composite desenvolveu varias formas de fibras de vidro ArcBiox X4/5 para aplicacións compostas, desdeFibras curtase compostos de moldura por inxección afibras continuaspara procesos como o moldeo téxtil e pultrusión. O rango BSGF ArcBiox combina fibras de vidro biodegradables con resinas de poliéster baseadas en bio e está dispoñible en graos de tecnoloxía xeral e graos ArcBiox 5 aprobados para o seu uso en aplicacións de contacto de alimentos.
ABM Composite tamén investigou unha variedade de polímeros biodegradables e baseados en bio, incluíndo ácido poliláctico (PLA), PLLA e succinato de polibutileno (PBS). O diagrama de abaixo mostra como as fibras de vidro X4/5 poden mellorar o rendemento para competir con polímeros reforzados con fibra de vidro estándar como o polipropileno (PP) e incluso a poliamida 6 (PA6).
ABM Composite tamén investigou unha variedade de polímeros biodegradables e a base de bio, incluíndo ácido poliláctico (PLA), PLLA e succinato de polibutileno (PBS). O diagrama de abaixo mostra como as fibras de vidro X4/5 poden mellorar o rendemento para competir con polímeros reforzados con fibra de vidro estándar como o polipropileno (PP) e incluso 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 nin durante a noite como o fai o azucre, e mentres as súas propiedades se degradarán co paso do tempo, non se notará". Di Rosling, "Para degradar eficazmente, necesitamos temperaturas e humidade elevadas durante longos períodos de tempo, como se atopa in vivo ou en pilas de compost industrial. Por exemplo, probamos cuncas e cuncas feitas a partir do noso material ArcBiox BSGF e puideron soportar ata 200 ciclos de lavar louza sen perder funcionalidade. Hai algunha degradación das propiedades mecánicas, pero non ata o punto de que as cuncas non sexan seguras de usar ”.
Non obstante, é importante que cando estes compostos sexan eliminados ao final da súa vida útil, cumpran os requisitos estándar necesarios para a compostaxe, e ABM Composite realizou unha serie de probas para demostrar que cumpre estas normas. "Segundo os estándares ISO (para a compostaxe industrial), a biodegradación debería producirse dentro de 6 meses e 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 usando 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 está determinada por moer o material virxe nun po e medir 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 pasar a proba de compostaxe industrial, o 90 por cento do CO2 teórico do 100 por cento do proceso de compostaxe debe conseguirse (baseado no 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 mellora realmente a biodegradabilidade (ver táboa anterior), que é só o 78% para unha mestura PLA non forzada, por exemplo. Explica, "Non obstante, cando se engadiron as nosas fibras de vidro biodegradables do 30%, a biodegradación aumentou ata o 94%, mentres que as taxas de degradación permaneceron boas".
Como resultado, ABM Composite demostrou que os seus materiais poden ser certificados como compostables segundo a EN 13432. As probas que os seus materiais pasaron ata a data inclúen ISO 14855-1 para a biodegradabilidade aeróbica final de materiais baixo condicións de compostación controladas, ISO 16929 para a decomposición a aeróbica de ISO e ocd. probas, ISO DIN EN 13432.
CO2 liberado durante a compostaxe
Durante a compostaxe, o CO2 é realmente liberado, pero algúns permanecen no chan e logo é usado polas plantas. A compostaxe foi estudada durante décadas, tanto como proceso industrial como como un proceso post-compuxo que libera menos CO2 que outras alternativas de eliminación de residuos, e a compostaxe aínda se considera un proceso de redución de pegadas de pegada ecolóxica e de carbono.
A ecotoxicidade implica probar a biomasa producida durante o proceso de compostaxe e as plantas cultivadas con esta biomasa. "Isto é asegurarse de que a compostaxe destes produtos non prexudica 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 un 90% de biodegradación, 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 en varias aplicacións comerciais, pero non se pode revelar máis debido a acordos de confidencialidade. "Pedimos os nosos materiais para que se adapten a aplicacións como cuncas, platillos, placas, cubertos e envases de almacenamento de alimentos", di Rosling, "pero tamén se usan como alternativa aos plásticos a base de petróleo en envases cosméticos e grandes artigos domésticos. Máis recentemente, os nosos materiais foron seleccionados para o seu uso na fabricación de compoñentes en grandes instalacións de maquinaria industrial que deben ser substituídas cada 2-12 semanas. Estas empresas recoñeceron que ao usar o noso reforzo de fibra de vidro X4, estas pezas mecánicas pódense facer coa resistencia ao desgaste requirida e tamén son compostables despois do uso. Esta é unha solución atractiva para un futuro próximo, xa que estas empresas afrontan o reto de cumprir as novas normas de emisión ambiental e 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 interese en usar as nosas fibras biodegradables con PA ou PP ou PP e materiais termosetes inertes ".
Na actualidade, a fibra de vidro X4/5 é máis cara que o vidro electrónico, pero os volumes de produción tamén son relativamente pequenos, e ABM Composite está a buscar varias oportunidades para ampliar as aplicacións e facilitar unha subida a 20.000 toneladas/ano a medida que a demanda crece, o que tamén pode axudar a reducir os custos. Aínda así, Rosling di que en moitos casos non se consideraron plenamente os custos asociados á sustentabilidade e os novos requisitos regulatorios. Mentres tanto, a urxencia de salvar o planeta está crecendo. "A sociedade xa está a impulsar máis produtos baseados en bio." Explica: "Hai moitos incentivos para impulsar as tecnoloxías de reciclaxe cara adiante, o mundo ten que avanzar máis rápido e creo que a sociedade só aumentará o seu impulso para os produtos baseados en bio no futuro".
LCA e vantaxe de sustentabilidade
Rosling di que os materiais de ABM Composite reducen as emisións de gases de efecto invernadoiro e o uso de enerxía non renovable nun 50-60 por cento por quilogramo. "Usamos a base de datos de pegada ambiental 2.0, o conxunto de datos GABI acreditado e os cálculos LCA (análise do ciclo de vida) para os nosos produtos baseados na metodoloxía descrita en ISO 14040 e ISO 14044".
"Actualmente, cando os compostos alcanzan o final do seu ciclo de vida, é necesaria moita enerxía para incinerar ou pirolizar residuos compostos e produtos EOL, e a trituración e a compostaxe é unha opción atractiva, e é definitivamente unha das propostas clave que ofrecemos, e proporcionamos un novo tipo de reciclabilidade." Rosling di: "A nosa fibra de vidro está feita a partir de compoñentes minerais naturais que xa están presentes no chan. Entón, por que non compostar compoñentes compostos de EOL ou disolver fibras de compostos non degradables despois da incineración e usalos como fertilizantes? Esta é unha opción de reciclaxe de interese global real ”.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (tamén WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Enderezo: No.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Tempo de publicación: maio-27-2024