जैव-अवशोषित और निम्नीकरणीय फाइबरग्लास, कंपोस्टेबल मिश्रित भाग--उद्योग समाचार

क्या होगा यदि ग्लास फाइबर प्रबलित पॉलिमर (जीएफआरपी) कंपोजिट को वजन घटाने, ताकत और कठोरता, संक्षारण प्रतिरोध और स्थायित्व के दशकों के सिद्ध लाभों के अलावा, उनके उपयोगी जीवन के अंत में खाद बनाया जा सकता है? संक्षेप में, यह एबीएम कंपोजिट की तकनीक का आकर्षण है।

बायोएक्टिव ग्लास, उच्च शक्ति फाइबर

2014 में स्थापित, आर्कटिक बायोमटेरियल्स ओए (टाम्परे, फिनलैंड) ने तथाकथित बायोएक्टिव ग्लास से बना एक बायोडिग्रेडेबल ग्लास फाइबर विकसित किया है, जिसे एबीएम कंपोजिट के आर एंड डी निदेशक एरी रोस्लिंग ने "1960 के दशक में विकसित एक विशेष फॉर्मूलेशन" के रूप में वर्णित किया है जो ग्लास को अनुमति देता है। शारीरिक परिस्थितियों में नीचा होना। जब शरीर में पेश किया जाता है, तो ग्लास अपने घटक खनिज लवणों में टूट जाता है, सोडियम, मैग्नीशियम, फॉस्फेट इत्यादि जारी करता है, इस प्रकार एक ऐसी स्थिति पैदा होती है जो हड्डियों के विकास को उत्तेजित करती है।

“इसमें समान गुण हैंक्षार मुक्त ग्लास फाइबर (ई-ग्लास)।” रोस्लिंग ने कहा, “लेकिन इस बायोएक्टिव ग्लास का निर्माण और फाइबर बनाना मुश्किल है, और अब तक इसका उपयोग केवल पाउडर या पुट्टी के रूप में किया जाता रहा है। जहां तक ​​हम जानते हैं, एबीएम कंपोजिट औद्योगिक पैमाने पर उच्च शक्ति वाले ग्लास फाइबर बनाने वाली पहली कंपनी थी, और अब हम बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर सहित विभिन्न प्रकार के प्लास्टिक को मजबूत करने के लिए इन आर्कबायॉक्स एक्स 4/5 ग्लास फाइबर का उपयोग कर रहे हैं।

चिकित्सा प्रत्यारोपण

फिनलैंड के हेलसिंकी से दो घंटे उत्तर में टाम्परे क्षेत्र, 1980 के दशक से चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए जैव-आधारित बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर का केंद्र रहा है। रोस्लिंग का वर्णन है, “इन सामग्रियों से बने पहले व्यावसायिक रूप से उपलब्ध प्रत्यारोपणों में से एक का उत्पादन टाम्परे में किया गया था, और इसी तरह एबीएम कंपोजिट की शुरुआत हुई! जो अब हमारी चिकित्सा व्यवसाय इकाई है"।

"प्रत्यारोपण के लिए कई बायोडिग्रेडेबल, बायोअवशोषक पॉलिमर हैं।" वह आगे कहते हैं, “लेकिन उनके यांत्रिक गुण प्राकृतिक हड्डी से बहुत दूर हैं। हम इम्प्लांट को प्राकृतिक हड्डी के समान ताकत देने के लिए इन बायोडिग्रेडेबल पॉलिमर को बढ़ाने में सक्षम थे। रोस्लिंग ने कहा कि एबीएम के अतिरिक्त मेडिकल ग्रेड आर्कबायॉक्स ग्लास फाइबर बायोडिग्रेडेबल पीएलएलए पॉलिमर के यांत्रिक गुणों में 200% से 500% तक सुधार कर सकते हैं।

परिणामस्वरूप, एबीएम कंपोजिट के इम्प्लांट अप्रबलित पॉलिमर से बने इम्प्लांट की तुलना में उच्च प्रदर्शन प्रदान करते हैं, जबकि बायोएब्जॉर्बेबल भी होते हैं और हड्डियों के निर्माण और विकास को बढ़ावा देते हैं। एबीएम कंपोजिट 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 लगाना शामिल है।

घरेलू और तकनीकी अनुप्रयोग

अपनी बढ़ती चिकित्सा व्यवसाय इकाई के साथ, एबीएम कंपोजिट 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 इन सामग्रियों को अपने बायोडिग्रेडेबल ग्लास फाइबर के साथ सुदृढ़ कर सकते हैं, जिससे वे तकनीकी अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए जीवाश्म-आधारित वाणिज्यिक प्लास्टिक का एक अच्छा विकल्प बन सकते हैं"।

परिणामस्वरूप, एबीएम कंपोजिट ने अपनी तकनीकी व्यवसाय इकाई में वृद्धि की है, जिसमें अब 60 लोग कार्यरत हैं। "हम अधिक टिकाऊ अंत-जीवन (ईओएल) समाधान प्रदान करते हैं।" रोस्लिंग कहते हैं, "हमारा मूल्य प्रस्ताव इन बायोडिग्रेडेबल कंपोजिट को औद्योगिक खाद बनाने के कार्यों में डालना है जहां वे मिट्टी में बदल जाते हैं।" पारंपरिक ई-ग्लास निष्क्रिय है और इन खाद सुविधाओं में ख़राब नहीं होगा।

आर्कबायोक्स फाइबर कंपोजिट

एबीएम कंपोजिट ने मिश्रित अनुप्रयोगों के लिए आर्कबायॉक्स एक्स4/5 ग्लास फाइबर के विभिन्न रूप विकसित किए हैंशॉर्ट-कट फाइबरऔर इंजेक्शन मोल्डिंग यौगिकनिरंतर फाइबरकपड़ा और पल्ट्रूजन मोल्डिंग जैसी प्रक्रियाओं के लिए। ArcBiox BSGF रेंज जैव-आधारित पॉलिएस्टर रेजिन के साथ बायोडिग्रेडेबल ग्लास फाइबर को जोड़ती है और सामान्य प्रौद्योगिकी ग्रेड और खाद्य संपर्क अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए स्वीकृत ArcBiox 5 ग्रेड में उपलब्ध है।

एबीएम कंपोजिट ने पॉलीलैक्टिक एसिड (पीएलए), पीएलएलए और पॉलीब्यूटिलीन सक्सिनेट (पीबीएस) सहित विभिन्न प्रकार के बायोडिग्रेडेबल और जैव-आधारित पॉलिमर की भी जांच की है। नीचे दिया गया चित्र दिखाता है कि कैसे X4/5 ग्लास फाइबर मानक ग्लास फाइबर प्रबलित पॉलिमर जैसे पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) और यहां तक ​​कि पॉलियामाइड 6 (पीए 6) के साथ प्रतिस्पर्धा करने के लिए प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं।

एबीएम कंपोजिट ने पॉलीलैक्टिक एसिड (पीएलए), पीएलएलए और पॉलीब्यूटिलीन सक्सिनेट (पीबीएस) सहित विभिन्न प्रकार के बायोडिग्रेडेबल और जैव-आधारित पॉलिमर की भी जांच की है। नीचे दिया गया चित्र दिखाता है कि कैसे X4/5 ग्लास फाइबर मानक ग्लास फाइबर प्रबलित पॉलिमर जैसे पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) और यहां तक ​​कि पॉलियामाइड 6 (पीए 6) के साथ प्रतिस्पर्धा करने के लिए प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं।

टिकाऊपन और कंपोस्टेबिलिटी

यदि ये कंपोजिट बायोडिग्रेडेबल हैं, तो ये कितने समय तक चलेंगे? "हमारे X4/5 ग्लास फाइबर चीनी की तरह पांच मिनट या रात भर में नहीं घुलते हैं, और जबकि उनके गुण समय के साथ कम हो जाएंगे, यह उतना ध्यान देने योग्य नहीं होगा।" रोस्लिंग कहते हैं, “प्रभावी ढंग से विघटित करने 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 आर्कबायॉक्स बीएसजीएफ सामग्री से बने कप और कटोरे का परीक्षण किया, और वे कार्यक्षमता खोए बिना 200 डिशवॉशिंग चक्रों का सामना कर सकते हैं। यांत्रिक गुणों में कुछ गिरावट आई है, लेकिन उस बिंदु तक नहीं जहां कप का उपयोग करना असुरक्षित हो।

हालाँकि, यह महत्वपूर्ण है कि जब इन कंपोजिट को उनके उपयोगी जीवन के अंत में निपटाया जाता है, तो वे कंपोस्टिंग के लिए आवश्यक मानक आवश्यकताओं को पूरा करते हैं, और एबीएम कंपोजिट ने यह साबित करने के लिए परीक्षणों की एक श्रृंखला आयोजित की है कि यह इन मानकों को पूरा करता है। "आईएसओ मानकों के अनुसार (औद्योगिक खाद के लिए), बायोडिग्रेडेशन 6 महीने के भीतर और अपघटन 3 महीने/90 दिनों के भीतर होना चाहिए"। रोस्लिंग कहते हैं, “अपघटन का अर्थ है परीक्षण नमूने/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 भाग 2 मिमी × 2 मिमी की छलनी से गुजरने में सक्षम होना चाहिए।

बायोडिग्रेडेशन का निर्धारण कुंवारी सामग्री को पीसकर पाउडर बनाकर और 90 दिनों के बाद जारी CO2 की कुल मात्रा को मापकर किया जाता है। यह आकलन करता है कि कंपोस्टिंग प्रक्रिया की कितनी कार्बन सामग्री पानी, बायोमास और CO2 में परिवर्तित हो जाती है। "औद्योगिक खाद परीक्षण पास करने के लिए, खाद बनाने की प्रक्रिया से सैद्धांतिक 100 प्रतिशत CO2 का 90 प्रतिशत प्राप्त करना होगा (कार्बन सामग्री के आधार पर)"।

रोस्लिंग का कहना है कि एबीएम कंपोजिट ने अपघटन और बायोडिग्रेडेशन आवश्यकताओं को पूरा किया है, और परीक्षणों से पता चला है कि इसके एक्स4 ग्लास फाइबर को जोड़ने से वास्तव में बायोडिग्रेडेबिलिटी में सुधार होता है (ऊपर तालिका देखें), जो उदाहरण के लिए, एक अप्रबलित पीएलए मिश्रण के लिए केवल 78% है। वह बताते हैं, "हालांकि, जब हमारे 30% बायोडिग्रेडेबल ग्लास फाइबर जोड़े गए, तो बायोडिग्रेडेशन बढ़कर 94% हो गया, जबकि गिरावट की दर अच्छी रही"।

परिणामस्वरूप, एबीएम कंपोजिट ने प्रदर्शित किया है कि इसकी सामग्री को ईएन 13432 के अनुसार खाद योग्य के रूप में प्रमाणित किया जा सकता है। इसकी सामग्री आज तक जिन परीक्षणों में सफल हुई है उनमें नियंत्रित खाद स्थितियों के तहत सामग्री की अंतिम एरोबिक बायोडिग्रेडेबिलिटी के लिए आईएसओ 14855-1, एरोबिक के लिए आईएसओ 16929 शामिल हैं। नियंत्रित अपघटन, रासायनिक आवश्यकताओं के लिए ISO DIN EN 13432, और फाइटोटॉक्सिसिटी परीक्षण के लिए OECD 208, आईएसओ दीन एन 13432.

खाद बनाने के दौरान CO2 निकलती है

खाद बनाने के दौरान, CO2 वास्तव में निकलती है, लेकिन कुछ मिट्टी में रह जाती है और फिर पौधों द्वारा उपयोग की जाती है। कंपोस्टिंग का अध्ययन दशकों से किया जा रहा है, एक औद्योगिक प्रक्रिया के रूप में और एक पोस्ट-कंपोस्टिंग प्रक्रिया के रूप में जो अन्य अपशिष्ट निपटान विकल्पों की तुलना में कम CO2 जारी करती है, और कंपोस्टिंग को अभी भी पर्यावरण के अनुकूल और कार्बन पदचिह्न कम करने वाली प्रक्रिया माना जाता है।

इकोटॉक्सिसिटी में खाद बनाने की प्रक्रिया के दौरान उत्पादित बायोमास और इस बायोमास से उगाए गए पौधों का परीक्षण शामिल है। "यह सुनिश्चित करना है कि इन उत्पादों को खाद बनाने से बढ़ते पौधों को नुकसान न हो।" रोसलिंग ने कहा। इसके अलावा, एबीएम कंपोजिट ने प्रदर्शित किया है कि इसकी सामग्री घरेलू कंपोस्टिंग स्थितियों के तहत बायोडिग्रेडेशन आवश्यकताओं को पूरा करती है, जिसके लिए 90% बायोडिग्रेडेशन की भी आवश्यकता होती है, लेकिन औद्योगिक कंपोस्टिंग के लिए छोटी अवधि की तुलना में 12 महीने की अवधि में।

औद्योगिक अनुप्रयोग, उत्पादन, लागत और भविष्य की वृद्धि

एबीएम कंपोजिट की सामग्रियों का उपयोग कई व्यावसायिक अनुप्रयोगों में किया जाता है, लेकिन गोपनीयता समझौतों के कारण अधिक खुलासा नहीं किया जा सकता है। रोस्लिंग कहते हैं, "हम अपनी सामग्रियों को कप, तश्तरी, प्लेट, कटलरी और खाद्य भंडारण कंटेनर जैसे अनुप्रयोगों के अनुरूप ऑर्डर करते हैं," लेकिन उनका उपयोग कॉस्मेटिक कंटेनर और बड़े घरेलू सामानों में पेट्रोलियम-आधारित प्लास्टिक के विकल्प के रूप में भी 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 होती 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 खाद भी बनाया जा सकता है। यह निकट भविष्य के लिए एक आकर्षक समाधान है क्योंकि इन कंपनियों को नए पर्यावरण और CO2 उत्सर्जन नियमों को पूरा करने की चुनौती का सामना करना पड़ रहा है।

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

वर्तमान में, X4/5 फाइबरग्लास ई-ग्लास की तुलना में अधिक महंगा है, लेकिन उत्पादन की मात्रा भी अपेक्षाकृत कम है, और एबीएम कंपोजिट अनुप्रयोगों का विस्तार करने और मांग बढ़ने पर 20,000 टन/वर्ष तक रैंप-अप की सुविधा प्रदान करने के लिए कई अवसरों का प्रयास कर रहा है। जिससे लागत कम करने में भी मदद मिल सकती 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 पर 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 भविष्य में केवल जैव-आधारित उत्पादों के लिए अपना जोर बढ़ाएगा"।

एलसीए और स्थिरता लाभ

रोस्लिंग का कहना है कि एबीएम कंपोजिट की सामग्री ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन और गैर-नवीकरणीय ऊर्जा के उपयोग को 50-60 प्रतिशत प्रति किलोग्राम कम करती है। "हम आईएसओ 14040 और आईएसओ 14044 में उल्लिखित पद्धति के आधार पर अपने उत्पादों के लिए पर्यावरण पदचिह्न डेटाबेस 2.0, मान्यता प्राप्त गैबी डेटासेट और एलसीए (जीवन चक्र विश्लेषण) गणना का उपयोग करते हैं।"

"वर्तमान में, जब कंपोजिट अपने जीवन चक्र के अंत तक पहुंचते हैं, तो मिश्रित अपशिष्ट और ईओएल उत्पादों को जलाने या पायरोलिसिस करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, और कतरन और खाद बनाना एक आकर्षक विकल्प है, और यह निश्चित रूप से हमारे द्वारा पेश किए जाने वाले प्रमुख मूल्य प्रस्तावों में से एक है, और हम एक नई प्रकार की पुनर्चक्रण क्षमता प्रदान कर रहे हैं।" रोस्लिंग कहते हैं, “हमारा फ़ाइबरग्लास प्राकृतिक खनिज घटकों से बना है जो पहले से ही मिट्टी में मौजूद हैं। तो क्यों न ईओएल मिश्रित घटकों को कंपोस्ट किया जाए, या भस्मीकरण के बाद गैर-अपघटनीय कंपोजिट से फाइबर को भंग कर दिया जाए और उन्हें उर्वरक के रूप में उपयोग किया जाए? यह वास्तविक वैश्विक हित का एक रीसाइक्लिंग विकल्प है”।

शंघाई ओरिसेन न्यू मटेरियल टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड
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