E se i compositi polimerici rinforzati in fibra di vetro (GFRP) potessero essere composti alla fine della loro vita utile, oltre ai decenni di comprovati benefici di riduzione del peso, resistenza e rigidità, resistenza alla corrosione e durata? Questo, in breve, è il fascino della tecnologia di ABM Composite.
Vetro bioattivo, fibre ad alta resistenza
Fondata nel 2014, Arctic Biomaterials Oy (Tampere, Finlandia) ha sviluppato una fibra di vetro biodegradabile realizzata con il cosiddetto vetro bioattivo, che Ari Rosling, direttore di ricerca e sviluppo presso ABM Composite, descrive come "una formulazione speciale sviluppata negli anni '60 che consente di degradare le condizioni fisiologiche. Quando introdotto nel corpo, il vetro si rompe nei suoi sali minerali costituenti, rilasciando sodio, magnesio, fosfati, ecc., Creando così una condizione che stimola la crescita ossea. "
“Ha proprietà simili aFibra di vetro senza alcali (vetro elettronico). " Rosling disse: “Ma questo vetro bioattivo è difficile da produrre e attirare le fibre e fino ad ora è stato usato solo come polvere o stucco. Per quanto ne sappiamo, ABM Composite è stata la prima azienda a realizzare fibre di vetro ad alta resistenza su una scala industriale e ora stiamo usando queste fibre di vetro ArcBiox X4/5 per rafforzare vari tipi di materie plastiche, compresi i polimeri biodegradabili ”.
Impianti medici
La regione di Tampere, due ore a nord di Helsinki, in Finlandia, è stata un centro per polimeri biodegradabili a base biodegranabile per applicazioni mediche dagli anni '80. Rosling descrive: “Uno dei primi impianti disponibili in commercio realizzati con questi materiali è stato prodotto a Tampere, ed è così che ABM Composite ha iniziato! che ora è la nostra unità di business medica ”.
"Esistono molti polimeri biodegradabili e bioabsorbibili per gli impianti." Continua: “Ma le loro proprietà meccaniche sono tutt'altro che l'osso naturale. Siamo stati in grado di migliorare questi polimeri biodegradabili al fine di dare all'impianto la stessa forza dell'osso naturale ”. Rosling ha osservato che le fibre di vetro ArcBiox di grado medico con l'aggiunta di ABM possono migliorare le proprietà meccaniche dei polimeri PLLA biodegradabili dal 200% al 500%.
Di conseguenza, gli impianti di ABM Composite offrono prestazioni più elevate rispetto agli impianti fatti con polimeri non rinforzati, pur essendo bioabsorbibili e promuovendo la formazione e la crescita ossee. ABM Composite utilizza anche tecniche di posizionamento di fibra/filo automatizzate per garantire un orientamento ottimale delle fibre, comprese le fibre di posa lungo l'intera lunghezza dell'impianto, nonché il posizionamento di fibre aggiuntive in punti potenzialmente deboli.
Applicazioni familiari e tecniche
Con la sua crescente unità di business medica, ABM Composite riconosce che i polimeri bio-a base biodegradabili possono essere utilizzati anche per utensili da cucina, posate e altri articoli per la casa. "Questi polimeri biodegradabili in genere hanno basse proprietà meccaniche rispetto alle materie plastiche a base di petrolio." Rosling ha dichiarato: "Ma possiamo rafforzare questi materiali con le nostre fibre di vetro biodegradabili, rendendoli praticamente una buona alternativa alle materie plastiche commerciali a base di fossili per una vasta gamma di applicazioni tecniche".
Di conseguenza, ABM Composite ha aumentato la sua unità di business tecnica, che ora impiega 60 persone. "Offriamo soluzioni più sostenibili di fine vita (EOL)." Rosling afferma: "La nostra proposta di valore è quella di mettere questi compositi biodegradabili in operazioni di compostaggio industriale in cui si trasformano in terreno". Il vetro elettronico tradizionale è inerte e non si degraderà in queste strutture di compostaggio.
Compositi in fibra arcbiox
ABM Composite ha sviluppato varie forme di fibre di vetro ArcBiox x4/5 per applicazioni composite, dafibre di cortocircuitoe composti di stampaggio a iniezione afibre continuePer processi come lo stampaggio tessile e pultrusione. La gamma ArcBiox BSGF combina fibre di vetro biodegradabili con resine in poliestere a base biologica ed è disponibile nei gradi tecnologici generali e ai gradi ArcBiox 5 approvati per l'uso nelle applicazioni di contatto alimentare.
ABM Composite ha anche studiato una varietà di polimeri biodegradabili e biologici tra cui acido polilattico (PLA), PLLA e polibutilene succinato (PBS). Il diagramma seguente mostra come le fibre di vetro X4/5 possano migliorare le prestazioni per competere con polimeri rinforzati in fibra di vetro standard come il polipropilene (PP) e persino la poliammide 6 (PA6).
ABM Composite ha anche studiato una varietà di polimeri biodegradabili e biologici, tra cui acido polilattico (PLA), PLLA e polibutilene succinato (PBS). Il diagramma seguente mostra come le fibre di vetro X4/5 possano migliorare le prestazioni per competere con polimeri rinforzati in fibra di vetro standard come il polipropilene (PP) e persino la poliammide 6 (PA6).
Durabilità e compostabilità
Se questi compositi sono biodegradabili, quanto dureranno? "Le nostre fibre di vetro X4/5 non si dissolvono in cinque minuti o durante la notte come lo Sugar, e mentre le loro proprietà si degraderanno nel tempo, non sarà così evidente." Rosling, “Per degradare in modo efficace, abbiamo bisogno di temperature e umidità elevate per lunghi periodi di tempo, come si trova in vivo o in pile di compost industriali. Ad esempio, abbiamo testato tazze e ciotole realizzate con il nostro materiale ArcBiox BSGF e potevano resistere a 200 cicli di lavaggio di piatti senza perdere funzionalità. C'è un certo degrado delle proprietà meccaniche, ma non al punto in cui le tazze non sono sicure da usare ”.
Tuttavia, è importante che quando questi compositi vengono eliminati alla fine della loro vita utile, soddisfano i requisiti standard necessari per il compostaggio e ABM Composite abbia effettuato una serie di test per dimostrare che soddisfa questi standard. "Secondo gli standard ISO (per il compostaggio industriale), la biodegradazione dovrebbe verificarsi entro 6 mesi e decomposizione entro 3 mesi/90 giorni". Rosling afferma: “Decomposizione significa posizionare il campione/prodotto di prova nella biomassa o nel compost. Dopo 90 giorni, il tecnico esamina la biomassa usando un setaccio. Dopo 12 settimane, almeno il 90 % del prodotto dovrebbe essere in grado di passare attraverso un setaccio da 2 mm × 2 mm ”.
La biodegradazione viene determinata macinando il materiale vergine in una polvere e misurando la quantità totale di CO2 rilasciata dopo 90 giorni. Ciò valuta la quantità di contenuto di carbonio del processo di compostaggio convertito in acqua, biomassa e CO2. "Per superare il test di compostaggio industriale, deve essere raggiunto il 90 % della CO2 teorica al 100 % dal processo di compostaggio (in base al contenuto di carbonio)".
Rosling afferma che ABM Composite ha soddisfatto i requisiti di decomposizione e biodegradazione e i test hanno dimostrato che l'aggiunta della sua fibra di vetro X4 migliora effettivamente la biodegradabilità (vedi tabella sopra), che è solo il 78% per una miscela PLA non rinforzata, ad esempio. Spiega "Tuttavia, quando sono state aggiunte le nostre fibre di vetro biodegradabili al 30%, la biodegradazione è aumentata al 94%, mentre i tassi di degradazione sono rimasti buoni".
Di conseguenza, ABM Composite ha dimostrato che i suoi materiali possono essere certificati come compostabili secondo EN 13432. Test che i suoi materiali sono passati fino ad oggi includono ISO 14855-1 per la biodegradabilità aerobica finale dei materiali in condizioni di compostaggio controllato, ISO 16929 per aerobico la decomposizione controllata aerobica, ISO Dins, heecd, heecd tearst, heecd heecd eecd tearst, iso heecd, heecds, heecd heecd eecd tearst, heecds, heecds. 13432.
CO2 rilasciato durante il compostaggio
Durante il compostaggio, la CO2 viene effettivamente rilasciata, ma alcuni rimane nel terreno e vengono quindi utilizzati dalle piante. Il compostaggio è stato studiato per decenni, sia come processo industriale che come processo post-compostare che rilascia meno CO2 rispetto ad altre alternative di smaltimento dei rifiuti e il compostaggio è ancora considerato un processo di riduzione dell'impronta ecologica e dell'impronta di carbonio.
L'ecotossicità prevede il test della biomassa prodotta durante il processo di compostaggio e le piante coltivate con questa biomassa. "Questo per assicurarsi che il compostaggio di questi prodotti non danneggi le piante in crescita." Disse Rosling. Inoltre, ABM Composite ha dimostrato che i suoi materiali soddisfano i requisiti di biodegradazione in condizioni di compostaggio domestico, che richiedono anche il 90% di biodegradazione, ma per un periodo di 12 mesi, rispetto a un periodo più breve per il compostaggio industriale.
Applicazioni industriali, produzione, costi e crescita futura
I materiali di ABM Composite vengono utilizzati in una serie di applicazioni commerciali, ma non possono essere rivelati di più a causa di accordi di riservatezza. "Ordiniamo i nostri materiali per adattarsi a applicazioni come tazze, piattini, piastre, posate e contenitori per lo stoccaggio degli alimenti", afferma Rosling, "ma sono anche usati come alternativa alle materie plastiche a base di petrolio in contenitori cosmetici e grandi articoli per la casa. Più recentemente, i nostri materiali sono stati selezionati per l'uso nella produzione di componenti in grandi installazioni di macchinari industriali che devono essere sostituiti ogni 2-12 settimane. Queste aziende hanno riconosciuto che utilizzando il nostro rinforzo in fibra di vetro X4, queste parti meccaniche possono essere realizzate con la resistenza all'usura richiesta e sono anche compostabili dopo l'uso. Questa è una soluzione attraente per il prossimo futuro in quanto queste aziende affrontano la sfida di soddisfare le nuove normative sulle emissioni ambientali e di CO2 ”.
Rosling ha aggiunto: “Vi è anche un crescente interesse nell'uso delle nostre fibre continue in diversi tipi di tessuti e non wovens per realizzare componenti strutturali per l'industria delle costruzioni. Stiamo anche assistendo all'interesse nell'uso delle nostre fibre biodegradabili con PA o PP a base biodegradabile ma non biodegradabili e materiali inerte inerte ”.
Allo stato attuale, la fibra di vetro X4/5 è più costosa del vetro elettronico, ma anche i volumi di produzione sono relativamente piccoli e ABM Composite sta perseguendo una serie di opportunità per espandere le applicazioni e facilitare un aumento di 20.000 tonnellate/anno con cui la domanda cresce, il che potrebbe anche aiutare a ridurre i costi. Anche così, Rosling afferma che in molti casi i costi associati alla soddisfazione della sostenibilità e dei nuovi requisiti normativi non sono stati completamente presi in considerazione. Nel frattempo, l'urgenza di salvare il pianeta sta crescendo. "La società sta già spingendo per più prodotti a base biologica." Spiega: "Ci sono molti incentivi per far avanzare le tecnologie di riciclaggio, il mondo deve muoversi più velocemente su questo e penso che la società aumenterà solo la sua spinta per i prodotti biologici in futuro".
LCA e vantaggio di sostenibilità
Rosling afferma che i materiali di ABM Composite riducono le emissioni di gas serra e l'uso di energia non rinnovabile del 50-60 per cento per chilogrammo. "Utilizziamo i calcoli del set di dati GABI accreditato e il set di dati GABI accreditato e i calcoli LCA (analisi del ciclo di vita) per i nostri prodotti basati sulla metodologia descritta in ISO 14040 e ISO 14044 ″.
"Attualmente, quando i compositi raggiungono la fine del loro ciclo di vita, è necessaria molta energia per incenerire o pirolizzare i rifiuti compositi e i prodotti EOL e lo shredding e il compostaggio sono un'opzione interessante, ed è sicuramente una delle proposizioni di valore chiave che offriamo e stiamo fornendo un nuovo tipo di riciclabilità." Rosling dice: “La nostra fibra di vetro è realizzata con componenti minerali naturali che sono già presenti nel terreno. Quindi perché non composti componenti compositi EOL o dissolvono le fibre da compositi non degradabili dopo l'incenimento e li usa come fertilizzante? Questa è un'opzione di riciclaggio di vero interesse globale ”.
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Tempo post: maggio-27-2024