Hvað ef glertrefjastyrkt fjölliða (GFRP) samsett efni gæti verið jarðgerð við lok nýtingartíma þeirra, auk áratuga sannaðs ávinnings af þyngdarminnkun, styrk og stífleika, tæringarþol og endingu? Það, í hnotskurn, er aðdráttarafl tækni ABM Composite.
Lífvirkt gler, sterkar trefjar
Arctic Biomaterials Oy (Tampere, Finnland) var stofnað árið 2014 og hefur þróað lífbrjótanlegar glertrefjar úr svokölluðu lífvirku gleri, sem Ari Rosling, R&D forstöðumaður hjá ABM Composite, lýsir sem „sérstaka blöndu sem þróuð var á sjöunda áratugnum sem gerir gleri kleift að brotna niður við lífeðlisfræðilegar aðstæður. Þegar glerið er komið inn í líkamann brotnar glerið niður í steinefnasölt sem innihalda það, losar natríum, magnesíum, fosföt o.s.frv., og skapar þannig ástand sem örvar beinvöxt.“
„Það hefur svipaða eiginleika ogbasalausar glertrefjar (E-gler).” Rosling sagði: „En þetta lífvirka gler er erfitt að framleiða og draga í trefjar og hingað til hefur það aðeins verið notað sem duft eða kítti. Eftir því sem við best vitum var ABM Composite fyrsta fyrirtækið til að búa til hástyrktar glertrefjar úr því í iðnaðar mælikvarða og við notum nú þessar ArcBiox X4/5 glertrefjar til að styrkja ýmsar tegundir plasts, þar á meðal lífbrjótanlegar fjölliður“.
Læknisígræðslur
Tampere-svæðið, tveimur klukkustundum norður af Helsinki, Finnlandi, hefur verið miðstöð fyrir lífrænnar niðurbrjótanlegar fjölliður til læknisfræðilegra nota síðan á níunda áratugnum. Rosling lýsir: „Eitt af fyrstu ígræðslum sem eru fáanlegar í verslun, framleidd með þessum efnum, var framleidd í Tampere, og þannig byrjaði ABM Composite! sem er nú lækningasvið okkar“.
„Það eru til margar lífbrjótanlegar, lífgleypanlegar fjölliður fyrir ígræðslu. Hann heldur áfram, „en vélrænni eiginleikar þeirra eru langt frá náttúrulegum beinum. Okkur tókst að bæta þessar lífbrjótanlegu fjölliður til að gefa vefjalyfinu sama styrk og náttúrulegt bein. Rosling benti á að ArcBiox glertrefjar úr læknisfræði með því að bæta við ABM geta bætt vélrænni eiginleika lífbrjótanlegra PLLA fjölliða um 200% til 500%.
Fyrir vikið bjóða ígræðslur ABM Composite meiri frammistöðu en ígræðslur sem eru gerðar með óstyrktum fjölliðum, á sama tíma og þau eru lífgleypanleg og stuðla að beinmyndun og vexti. ABM Composite notar einnig sjálfvirka trefja-/þráðasetningartækni til að tryggja hámarksleiðingu trefja, þar með talið að leggja trefjar eftir allri lengd vefjalyfsins, auk þess að setja viðbótartrefjar á hugsanlega veika staði.
Heimilis- og tækniforrit
Með vaxandi læknisfræðilegri rekstrareiningu sinni viðurkennir ABM Composite að líffræðilegar og niðurbrjótanlegar fjölliður geta einnig verið notaðar í eldhúsbúnað, hnífapör og önnur heimilistæki. „Þessar lífbrjótanlegu fjölliður hafa venjulega lélega vélræna eiginleika samanborið við plast sem byggir á jarðolíu. Rosling sagði: "En við getum styrkt þessi efni með lífbrjótanlegum glertrefjum okkar, sem gerir þau nánast að góðum valkosti við jarðefnabundið verslunarplast fyrir fjölbreytt úrval tæknilegra nota."
Fyrir vikið hefur ABM Composite fjölgað tæknilegri rekstrareiningu sem nú starfar um 60 manns. „Við bjóðum upp á sjálfbærari end-of-life (EOL) lausnir.“ Rosling segir: "Verðmætistillaga okkar er að setja þessar niðurbrjótanlegu samsettu efni í jarðgerð iðnaðar þar sem þau breytast í jarðveg." Hefðbundið E-gler er óvirkt og brotnar ekki niður í þessum jarðgerðaraðstöðu.
ArcBiox trefjasamsett efni
ABM Composite hefur þróað ýmsar gerðir af ArcBiox X4/5 glertrefjum til samsettra nota, frástuttar trefjarog sprautumótasambönd tilsamfelldar trefjarfyrir ferli eins og textíl- og pultrusion mótun. ArcBiox BSGF úrvalið sameinar lífbrjótanlegar glertrefjar með lífrænum pólýesterresínum og er fáanlegt í almennum tækniflokkum og ArcBiox 5 flokkum sem eru samþykktar til notkunar í snertingu við matvæli.
ABM Composite hefur einnig rannsakað ýmsar lífbrjótanlegar og lífrænnar fjölliður, þar á meðal Polylactic Acid (PLA), PLLA og Polybutylene Succinate (PBS). Skýringarmyndin hér að neðan sýnir hvernig X4/5 glertrefjar geta bætt frammistöðu til að keppa við venjulegar glertrefjastyrktar fjölliður eins og pólýprópýlen (PP) og jafnvel pólýamíð 6 (PA6).
ABM Composite hefur einnig rannsakað ýmsar lífbrjótanlegar og lífrænar fjölliður, þar á meðal Polylactic Acid (PLA), PLLA og Polybutylene Succinate (PBS). Skýringarmyndin hér að neðan sýnir hvernig X4/5 glertrefjar geta bætt frammistöðu til að keppa við venjulegar glertrefjastyrktar fjölliður eins og pólýprópýlen (PP) og jafnvel pólýamíð 6 (PA6).
Ending og moldarhæfni
Ef þessi samsett efni eru lífbrjótanleg, hversu lengi munu þau endast? "X4/5 glertrefjarnar okkar leysast ekki upp á fimm mínútum eða yfir nótt eins og sykur gerir, og þó að eiginleikar þeirra muni rýrna með tímanum, þá verður það ekki eins áberandi." Segir Rosling: „Til að brotna niður á áhrifaríkan hátt þurfum við hærra hitastig og raka yfir langan tíma, eins og finnast in vivo eða í jarðmassahaugum í iðnaði. Til dæmis prófuðum við bolla og skálar úr ArcBiox BSGF efninu okkar og þeir þoldu allt að 200 uppþvottalotur án þess að tapa virkni. Það er einhver rýrnun á vélrænni eiginleikum, en ekki að því marki að bollarnir eru óöruggir í notkun“.
Hins vegar er mikilvægt að þegar þessum samsettum efnum er fargað við lok nýtingartíma þeirra uppfylli þau staðalkröfur sem þarf til jarðgerðar og ABM Composite hefur framkvæmt röð prófana til að sanna að það standist þessa staðla. „Samkvæmt ISO-stöðlum (fyrir jarðgerð í iðnaði) ætti lífrænt niðurbrot að eiga sér stað innan 6 mánaða og niðurbrot innan 3 mánaða/90 daga“. Rosling segir: „Niðbrot þýðir að setja prófunarsýni/afurð í lífmassa eða rotmassa. eftir 90 daga skoðar tæknimaðurinn lífmassann með sigti. eftir 12 vikur ættu að minnsta kosti 90 prósent af vörunni að geta farið í gegnum 2 mm × 2 mm sigti“.
Líffræðileg niðurbrot er ákvarðað með því að mala jómfrúarefnið í duft og mæla heildarmagn CO2 sem losnar eftir 90 daga. Þetta metur hversu mikið af kolefnisinnihaldi jarðgerðarferlisins er breytt í vatn, lífmassa og CO2. „Til að standast iðnaðar jarðgerðarprófið þarf að ná 90 prósent af fræðilegu 100 prósent CO2 frá jarðgerðarferlinu (miðað við kolefnisinnihald)“.
Rosling segir ABM Composite hafa uppfyllt kröfur um niðurbrot og lífrænt niðurbrot og prófanir hafa sýnt að viðbót X4 glertrefja þess bætir í raun lífbrjótanleikann (sjá töflu að ofan), sem er aðeins 78% fyrir óstyrkta PLA blöndu, til dæmis. Hann útskýrir: „Þegar 30% lífbrjótanlegum glertrefjum okkar var bætt við jókst niðurbrotið í 94% á meðan niðurbrotshraðinn hélst góður“.
Fyrir vikið hefur ABM Composite sýnt fram á að hægt sé að votta efni þess sem jarðgerðarhæft samkvæmt EN 13432. Prófanir sem efni þess hafa staðist til þessa eru meðal annars ISO 14855-1 fyrir endanlega loftháð niðurbrjótanleika efna við stýrðar jarðgerðaraðstæður, ISO 16929 fyrir loftháð efni. stýrt niðurbrot, ISO DIN EN 13432 fyrir efnakröfur og OECD 208 fyrir plöntueiturhrifapróf, ISO DIN EN 13432.
CO2 sem losnar við jarðgerð
Við jarðgerð losnar svo sannarlega CO2 en eitthvað verður eftir í jarðveginum og nýtist síðan plöntum. Jarðgerð hefur verið rannsökuð í áratugi, bæði sem iðnaðarferli og sem ferli eftir moltugerð sem losar minna CO2 en aðrir úrgangsvalkostir, og jarðgerð er enn talin umhverfisvæn og kolefnisfótsporsminnkandi ferli.
Vistfræðileg eiturhrif fela í sér að prófa lífmassann sem myndast við jarðgerðarferlið og plönturnar sem ræktaðar eru með þessum lífmassa. „Þetta er til að tryggja að jarðgerð þessara afurða skaði ekki vaxandi plöntur. sagði Rosling. Að auki hefur ABM Composite sýnt fram á að efni þess uppfyllir kröfur um lífrænt niðurbrot við jarðgerðaraðstæður í heimahúsum, sem krefjast einnig 90% niðurbrots, en á 12 mánaða tímabili, samanborið við styttri tíma fyrir jarðgerð í iðnaði.
Iðnaðarnotkun, framleiðsla, kostnaður og framtíðarvöxtur
Efni ABM Composite eru notuð í fjölda viðskiptalegra nota, en meira er ekki hægt að gefa upp vegna trúnaðarsamninga. „Við pöntum efnin okkar til að henta notkunarmöguleikum eins og bollum, undirskálum, diskum, hnífapörum og matarílátum,“ segir Rosling, „en þau eru einnig notuð sem valkostur við plast úr jarðolíu í snyrtivöruílátum og stórum heimilisvörum. Nýlega hafa efnin okkar verið valin til notkunar við framleiðslu á íhlutum í stórum iðnaðarvélabúnaði sem þarf að skipta út á 2-12 vikna fresti. Þessi fyrirtæki hafa viðurkennt að með því að nota X4 glertrefjastyrkinguna okkar er hægt að búa til þessa vélrænu hluta með nauðsynlegri slitþol og eru einnig jarðgerðarhæfir eftir notkun. Þetta er aðlaðandi lausn fyrir nánustu framtíð þar sem þessi fyrirtæki standa frammi fyrir þeirri áskorun að uppfylla nýjar reglur um umhverfis- og koltvísýringslosun“.
Rosling bætti við: „Það er líka vaxandi áhugi á að nota samfelldu trefjar okkar í mismunandi gerðir af efnum og óofnum efnum til að búa til byggingarhluta fyrir byggingariðnaðinn. Við sjáum líka áhuga á að nota lífbrjótanlegu trefjarnar okkar með lífrænum en ólífbrjótanlegum PA eða PP og óvirkum hitaþolnum efnum.
Sem stendur er X4/5 trefjagler dýrara en E-gler, en framleiðslumagn er einnig tiltölulega lítið, og ABM Composite er að sækjast eftir ýmsum tækifærum til að stækka notkun og auðvelda aukningu upp í 20.000 tonn á ári eftir því sem eftirspurn eykst, sem gæti einnig hjálpað til við að draga úr kostnaði. Þrátt fyrir það segir Rosling að í mörgum tilfellum hafi kostnaður sem fylgir því að uppfylla sjálfbærni og nýjar reglugerðarkröfur ekki verið skoðaður að fullu. Á sama tíma eykst brýnt að bjarga jörðinni. „Samfélagið er nú þegar að þrýsta á um fleiri lífrænar vörur. Hann útskýrir, "Það eru margir hvatar til að ýta endurvinnslutækni áfram, heimurinn þarf að fara hraðar í þessu og ég held að samfélagið muni aðeins auka sókn sína í lífrænar vörur í framtíðinni."
LCA og sjálfbærni kostur
Rosling segir efni ABM Composite draga úr losun gróðurhúsalofttegunda og notkun óendurnýjanlegrar orku um 50-60 prósent á hvert kíló. „Við notum Environmental Footprint Database 2.0, viðurkennda GaBi gagnasafnið og LCA (Life Cycle Analysis) útreikninga fyrir vörur okkar byggðar á aðferðafræðinni sem lýst er í ISO 14040 og ISO 14044″.
„Eins og er, þegar samsett efni nær endalokum lífsferils síns, þarf mikla orku til að brenna eða pyrolyse samsettan úrgang og EOL vörur, og tæting og moltugerð er aðlaðandi valkostur, og það er örugglega ein af lykilgildistillögunum sem við bjóðum, og við erum að bjóða upp á nýja tegund af endurvinnslu.“ Rosling segir: „Trefjaglerið okkar er búið til úr náttúrulegum steinefnum sem eru þegar til staðar í jarðveginum. Svo hvers vegna ekki að molta EOL samsetta íhluti, eða leysa upp trefjar úr óbrjótanlegum samsettum efnum eftir brennslu og nota þær sem áburð? Þetta er endurvinnsluvalkostur af raunverulegum alþjóðlegum hagsmunum“.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (einnig WhatsApp)
T:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Heimilisfang: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Birtingartími: maí-27-2024