बायो-एब्सोर्बेबल और डीग्रेडेबल फाइबरग्लास, कम्पोस्टेबल कम्पोजिट पार्ट्स-इंडस्ट्री न्यूज

क्या होगा अगर ग्लास फाइबर प्रबलित बहुलक (जीएफआरपी) कंपोजिट को अपने उपयोगी जीवन के अंत में कम वजन में कमी, शक्ति और कठोरता, जंग प्रतिरोध और स्थायित्व के सिद्ध लाभों के दशकों के अलावा, उनके उपयोगी जीवन के अंत में खाद बनाया जा सकता है? संक्षेप में, एबीएम कम्पोजिट की तकनीक की अपील है।

बायोएक्टिव ग्लास, हाई स्ट्रेंथ फाइबर

2014 में स्थापित, आर्कटिक बायोमैटेरियल्स ओय (टैम्परे, फिनलैंड) ने तथाकथित बायोएक्टिव ग्लास से बना एक बायोडिग्रेडेबल ग्लास फाइबर विकसित किया है, जिसे एबीएम कम्पोजिट में आर एंड डी के निदेशक एरी रोस्लिंग ने "1960 के दशक में विकसित एक विशेष सूत्रीकरण के रूप में वर्णित किया है, जो कांच को शारीरिक परिस्थितियों में नीचा दिखाने की अनुमति देता है। जब शरीर में पेश किया जाता है, तो कांच अपने घटक खनिज लवणों में टूट जाता है, सोडियम, मैग्नीशियम, फॉस्फेट आदि को जारी करता है, इस प्रकार एक ऐसी स्थिति पैदा करता है जो हड्डी के विकास को उत्तेजित करता है। ”

“इसके समान गुण हैंक्षार मुक्त ग्लास फाइबर (ई-ग्लास)। " रोस्लिंग ने कहा, "लेकिन इस बायोएक्टिव ग्लास को फाइबर में निर्माण और आकर्षित करना मुश्किल है, और अब तक इसका उपयोग केवल पाउडर या पोटीन के रूप में किया गया है। जहां तक ​​हम जानते हैं, एबीएम कम्पोजिट एक औद्योगिक पैमाने पर इससे उच्च शक्ति वाले ग्लास फाइबर बनाने वाली पहली कंपनी थी, और अब हम इन आर्कबाइक्स एक्स 4/5 ग्लास फाइबर का उपयोग विभिन्न प्रकार के प्लास्टिक को मजबूत करने के लिए कर रहे हैं, जिसमें बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर भी शामिल है।

चिकित्सा प्रत्यारोपण

टैम्पियर क्षेत्र, हेलसिंकी, फिनलैंड के दो घंटे उत्तर में, 1980 के दशक के बाद से चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए जैव-आधारित बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर के लिए एक केंद्र रहा है। रोस्लिंग का वर्णन है, “इन सामग्रियों के साथ किए गए पहले व्यावसायिक रूप से उपलब्ध प्रत्यारोपणों में से एक, टैम्परे में निर्मित किया गया था, और यह है कि एबीएम समग्र को इसकी शुरुआत कैसे हुई! जो अब हमारी चिकित्सा व्यवसाय इकाई है ”।

"प्रत्यारोपण के लिए कई बायोडिग्रेडेबल, बायोएबसोर्बल पॉलिमर हैं।" वह जारी है, “लेकिन उनके यांत्रिक गुण प्राकृतिक हड्डी से दूर हैं। हम इन बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर को बढ़ाने में सक्षम थे ताकि प्रत्यारोपण को प्राकृतिक हड्डी के समान ताकत दी जा सके ”। रोस्लिंग ने कहा कि एबीएम के अलावा मेडिकल ग्रेड आर्कबॉक्स ग्लास फाइबर 200% से 500% तक बायोडिग्रेडेबल पीएलएलए पॉलिमर के यांत्रिक गुणों में सुधार कर सकते हैं।

नतीजतन, एबीएम कम्पोजिट के प्रत्यारोपण अपरिवर्तित पॉलिमर के साथ किए गए प्रत्यारोपण की तुलना में उच्च प्रदर्शन की पेशकश करते हैं, जबकि बायोएबसोर्बेबल होने और हड्डी के गठन और विकास को बढ़ावा देते हैं। एबीएम कम्पोजिट इष्टतम फाइबर ओरिएंटेशन सुनिश्चित करने के लिए स्वचालित फाइबर/स्ट्रैंड प्लेसमेंट तकनीकों का भी उपयोग करता है, जिसमें इम्प्लांट की पूरी लंबाई के साथ फाइबर बिछाने के साथ -साथ संभावित कमजोर स्थानों पर अतिरिक्त फाइबर भी शामिल हैं।

घरेलू और तकनीकी अनुप्रयोग

अपनी बढ़ती चिकित्सा व्यवसाय इकाई के साथ, एबीएम कम्पोजिट यह मानता है कि जैव-आधारित और बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर का उपयोग बरतन, कटलरी और अन्य घरेलू वस्तुओं के लिए भी किया जा सकता है। "इन बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर में आमतौर पर पेट्रोलियम-आधारित प्लास्टिक की तुलना में खराब यांत्रिक गुण होते हैं।" रोस्लिंग ने कहा, "लेकिन हम अपने बायोडिग्रेडेबल ग्लास फाइबर के साथ इन सामग्रियों को सुदृढ़ कर सकते हैं, जिससे वे तकनीकी अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए जीवाश्म-आधारित वाणिज्यिक प्लास्टिक के लिए एक अच्छा विकल्प बन जाते हैं"।

नतीजतन, एबीएम कम्पोजिट ने अपनी तकनीकी व्यापार इकाई में वृद्धि की है, जो अब 60 लोगों को रोजगार देती है। "हम अधिक टिकाऊ अंत-जीवन (ईओएल) समाधान प्रदान करते हैं।" रोस्लिंग कहते हैं, "हमारा मूल्य प्रस्ताव इन बायोडिग्रेडेबल कंपोजिट को औद्योगिक खाद संचालन में रखना है जहां वे मिट्टी में बदल जाते हैं।" पारंपरिक ई-ग्लास निष्क्रिय है और इन खाद सुविधाओं में नीचा नहीं होगा।

आर्कबॉक्स फाइबर कंपोजिट

एबीएम कम्पोजिट ने समग्र अनुप्रयोगों के लिए आर्कबॉक्स एक्स 4/5 ग्लास फाइबर के विभिन्न रूपों को विकसित किया हैशॉर्ट-कट फाइबरऔर इंजेक्शन मोल्डिंग यौगिकों कोनिरंतर फाइबरटेक्सटाइल और पुल्ट्रूशन मोल्डिंग जैसी प्रक्रियाओं के लिए। ArcBiox BSGF रेंज बायो-आधारित पॉलिएस्टर रेजिन के साथ बायोडिग्रेडेबल ग्लास फाइबर को जोड़ती है और सामान्य प्रौद्योगिकी ग्रेड और आर्कबॉक्स 5 ग्रेड में उपलब्ध है जो खाद्य संपर्क अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए अनुमोदित है।

एबीएम कम्पोजिट ने पोलिलैक्टिक एसिड (पीएलए), पीएलएलए और पॉलीब्यूटिलीन सक्सिनेट (पीबीएस) सहित विभिन्न प्रकार के बायोडिग्रेडेबल और बायो-आधारित पॉलिमर की भी जांच की है। नीचे दिए गए आरेख से पता चलता है कि कैसे X4/5 ग्लास फाइबर मानक ग्लास फाइबर प्रबलित पॉलिमर जैसे पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) और यहां तक ​​कि पॉलीमाइड 6 (PA6) के साथ प्रतिस्पर्धा करने के लिए प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं।

एबीएम कम्पोजिट ने विभिन्न प्रकार के बायोडिग्रेडेबल और बायो-आधारित पॉलिमर की भी जांच की है, जिसमें पॉलीलैक्टिक एसिड (पीएलए), पीएलएलए और पॉलीब्यूटिलीन सक्सिनेट (पीबीएस) शामिल हैं। नीचे दिए गए आरेख से पता चलता है कि कैसे X4/5 ग्लास फाइबर मानक ग्लास फाइबर प्रबलित पॉलिमर जैसे पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) और यहां तक ​​कि पॉलीमाइड 6 (PA6) के साथ प्रतिस्पर्धा करने के लिए प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं।

स्थायित्व और खाद

यदि ये कंपोजिट बायोडिग्रेडेबल हैं, तो वे कब तक चलेगा? "हमारे X4/5 ग्लास फाइबर पांच मिनट या रात भर में चीनी की तरह घुलते नहीं हैं, और जबकि उनके गुण समय के साथ नीचा रहेगा, यह ध्यान देने योग्य नहीं होगा।" रोस्लिंग कहते हैं, “प्रभावी ढंग से नीचा दिखाने के लिए, हमें लंबे समय तक ऊंचे तापमान और आर्द्रता की आवश्यकता होती है, जैसा कि विवो में या औद्योगिक खाद के ढेर में पाया जाता है। उदाहरण के लिए, हमने अपने आर्कबॉक्स बीएसजीएफ सामग्री से बने कप और कटोरे का परीक्षण किया, और वे कार्यक्षमता खोए बिना 200 डिशवॉशिंग चक्रों का सामना कर सकते थे। यांत्रिक गुणों का कुछ क्षरण है, लेकिन उस बिंदु पर नहीं जहां कप का उपयोग करने के लिए असुरक्षित हैं ”।

हालांकि, यह महत्वपूर्ण है कि जब इन कंपोजिट को उनके उपयोगी जीवन के अंत में निपटाया जाता है, तो वे खाद बनाने के लिए आवश्यक मानक आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, और एबीएम कम्पोजिट ने यह साबित करने के लिए परीक्षणों की एक श्रृंखला को अंजाम दिया है कि यह इन मानकों को पूरा करता है। "आईएसओ मानकों (औद्योगिक खाद के लिए) के अनुसार, बायोडिग्रेडेशन 6 महीने के भीतर और 3 महीने/90 दिनों के भीतर अपघटन होना चाहिए"। रोस्लिंग कहते हैं, “अपघटन का अर्थ है परीक्षण नमूना/उत्पाद को बायोमास या खाद में रखना। 90 दिनों के बाद, तकनीशियन एक छलनी का उपयोग करके बायोमास की जांच करता है। 12 सप्ताह के बाद, उत्पाद का कम से कम 90 प्रतिशत 2 मिमी × 2 मिमी छलनी से गुजरने में सक्षम होना चाहिए।

बायोडिग्रेडेशन को कुंवारी सामग्री को एक पाउडर में पीसकर और 90 दिनों के बाद जारी CO2 की कुल मात्रा को मापने के द्वारा निर्धारित किया जाता है। यह आकलन करता है कि खाद प्रक्रिया की कार्बन सामग्री को पानी, बायोमास और CO2 में कितना परिवर्तित किया जाता है। "औद्योगिक खाद परीक्षण को पारित करने के लिए, खाद प्रक्रिया से सैद्धांतिक 100 प्रतिशत CO2 का 90 प्रतिशत प्राप्त किया जाना चाहिए (कार्बन सामग्री के आधार पर)"।

रोस्लिंग का कहना है कि एबीएम कम्पोजिट ने अपघटन और बायोडिग्रेडेशन आवश्यकताओं को पूरा किया है, और परीक्षणों से पता चला है कि इसके X4 ग्लास फाइबर के अलावा वास्तव में बायोडिग्रेडेबिलिटी में सुधार करता है (ऊपर तालिका देखें), जो उदाहरण के लिए, एक unreinforced PLA मिश्रण के लिए केवल 78% है। वह बताते हैं, "हालांकि, जब हमारे 30% बायोडिग्रेडेबल ग्लास फाइबर को जोड़ा गया था, तो बायोडिग्रेडेशन 94% तक बढ़ गया, जबकि गिरावट की दर अच्छी रही।"

नतीजतन, एबीएम कम्पोजिट ने प्रदर्शित किया है कि इसकी सामग्रियों को एन 13432 के अनुसार कम्पोस्टेबल के रूप में प्रमाणित किया जा सकता है। परीक्षण जो कि इसकी सामग्रियों को आज तक पारित कर चुके हैं, उनमें नियंत्रित खाद की स्थिति के तहत सामग्री के अंतिम एरोबिक बायोडिग्रेडेबिलिटी के लिए आईएसओ 14855-1 शामिल हैं, जो कि एरोबिक नियंत्रित विघटन के लिए आईएसओ 16929, आईएसओ डिनर के लिए, और रासायनिक आवश्यकताओं के लिए आईएसओ डिनर 13432।

CO2 ने खाद के दौरान जारी किया

खाद के दौरान, CO2 वास्तव में जारी किया जाता है, लेकिन कुछ मिट्टी में अवशेष हैं और फिर पौधों द्वारा उपयोग किया जाता है। दशकों से खाद का अध्ययन किया गया है, दोनों एक औद्योगिक प्रक्रिया के रूप में और एक बाद की उम्मीद की प्रक्रिया के रूप में, जो अन्य अपशिष्ट निपटान विकल्पों की तुलना में कम CO2 जारी करता है, और खाद को अभी भी पर्यावरण के अनुकूल और कार्बन पदचिह्न को कम करने की प्रक्रिया माना जाता है।

इकोटॉक्सिसिटी में खाद प्रक्रिया के दौरान उत्पादित बायोमास और इस बायोमास के साथ उगाए गए पौधे शामिल हैं। "यह सुनिश्चित करने के लिए है कि इन उत्पादों को खाद बनाने से बढ़ते पौधों को नुकसान नहीं पहुंचता है।" रोस्लिंग ने कहा। इसके अलावा, एबीएम कम्पोजिट ने प्रदर्शित किया है कि इसकी सामग्री घर की खाद स्थितियों के तहत बायोडिग्रेडेशन आवश्यकताओं को पूरा करती है, जिसमें औद्योगिक खाद के लिए कम अवधि की तुलना में 90% बायोडिग्रेडेशन की भी आवश्यकता होती है, लेकिन 12 महीने की अवधि में।

औद्योगिक अनुप्रयोग, उत्पादन, लागत और भविष्य की वृद्धि

एबीएम कम्पोजिट की सामग्री का उपयोग कई वाणिज्यिक अनुप्रयोगों में किया जाता है, लेकिन गोपनीयता समझौतों के कारण अधिक प्रकट नहीं किया जा सकता है। "हम अपनी सामग्रियों को कप, तश्तरी, प्लेट, कटलरी और खाद्य भंडारण कंटेनर जैसे अनुप्रयोगों के अनुरूप ऑर्डर करते हैं," रोस्लिंग कहते हैं, "लेकिन उन्हें कॉस्मेटिक कंटेनरों और बड़े घरेलू सामानों में पेट्रोलियम-आधारित प्लास्टिक के विकल्प के रूप में भी उपयोग किया जाता है। हाल ही में, हमारी सामग्रियों को बड़े औद्योगिक मशीनरी प्रतिष्ठानों में घटकों के निर्माण में उपयोग के लिए चुना गया है, जिन्हें हर 2-12 सप्ताह में बदलने की आवश्यकता है। इन कंपनियों ने माना है कि हमारे X4 ग्लास फाइबर सुदृढीकरण का उपयोग करके, इन यांत्रिक भागों को आवश्यक पहनने के प्रतिरोध के साथ बनाया जा सकता है और उपयोग के बाद भी खाद हैं। यह निकट भविष्य के लिए एक आकर्षक समाधान है क्योंकि ये कंपनियां नए पर्यावरण और CO2 उत्सर्जन नियमों को पूरा करने की चुनौती का सामना करती हैं।

रोस्लिंग ने कहा, “निर्माण उद्योग के लिए संरचनात्मक घटकों को बनाने के लिए विभिन्न प्रकार के कपड़ों और नॉनवॉवन में हमारे निरंतर फाइबर का उपयोग करने में भी रुचि बढ़ रही है। हम जैव-आधारित लेकिन गैर-बायोडिग्रेडेबल पीए या पीपी और अक्रिय थर्मोसेट सामग्री के साथ अपने बायोडिग्रेडेबल फाइबर का उपयोग करने में भी रुचि देख रहे हैं।

वर्तमान में, X4/5 फाइबरग्लास ई-ग्लास की तुलना में अधिक महंगा है, लेकिन उत्पादन वॉल्यूम भी अपेक्षाकृत छोटे हैं, और एबीएम समग्र अनुप्रयोगों का विस्तार करने और मांग बढ़ने के रूप में 20,000 टन/वर्ष तक रैंप-अप की सुविधा के लिए कई अवसरों का पीछा कर रहा है, जो लागत को कम करने में भी मदद कर सकता है। फिर भी, रोस्लिंग का कहना है कि कई मामलों में स्थिरता और नई नियामक आवश्यकताओं को पूरा करने से जुड़ी लागतों पर पूरी तरह से विचार नहीं किया गया है। इस बीच, ग्रह को बचाने की तात्कालिकता बढ़ रही है। "समाज पहले से ही अधिक जैव-आधारित उत्पादों के लिए जोर दे रहा है।" वह बताते हैं, "रीसाइक्लिंग प्रौद्योगिकियों को आगे बढ़ाने के लिए बहुत सारे प्रोत्साहन हैं, दुनिया को इस पर तेजी से आगे बढ़ने की जरूरत है और मुझे लगता है कि समाज केवल भविष्य में जैव-आधारित उत्पादों के लिए अपना धक्का बढ़ाएगा"।

एलसीए और स्थिरता लाभ

रोस्लिंग का कहना है कि एबीएम कम्पोजिट की सामग्री ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को कम करती है और गैर-नवीकरणीय ऊर्जा के उपयोग को 50-60 प्रतिशत प्रति किलोग्राम तक बढ़ाती है। “हम पर्यावरण पदचिह्न डेटाबेस 2.0, मान्यता प्राप्त GABI डेटासेट, और LCA (जीवन चक्र विश्लेषण) की गणना का उपयोग करते हैं, जो कि ISO 14040 और ISO 14044 ″ में उल्लिखित कार्यप्रणाली के आधार पर हमारे उत्पादों के लिए गणना करते हैं।

"वर्तमान में, जब कंपोजिट अपने जीवन चक्र के अंत तक पहुंचते हैं, तो बहुत सारी ऊर्जा को समग्र अपशिष्ट और ईओएल उत्पादों को उकसाने या पायरोलाइज करने की आवश्यकता होती है, और श्रेडिंग और कम्पोस्टिंग एक आकर्षक विकल्प है, और यह निश्चित रूप से हमारे द्वारा प्रदान किए जाने वाले प्रमुख मूल्य प्रस्तावों में से एक है, और हम एक नए प्रकार की पुनर्चक्रण प्रदान कर रहे हैं।" रोस्लिंग कहते हैं, “हमारा शीसे रेशा प्राकृतिक खनिज घटकों से बनाया गया है जो पहले से ही मिट्टी में मौजूद हैं। तो क्यों नहीं ईओएल समग्र घटकों को कम्पोस्ट नहीं करते हैं, या भस्मीकरण के बाद गैर-डिग्रेडेबल कंपोजिट से फाइबर को भंग करते हैं और उन्हें उर्वरक के रूप में उपयोग करते हैं? यह वास्तविक वैश्विक ब्याज का एक पुनर्चक्रण विकल्प है ”।

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