חלקים מורכבים בביו-סופג וביוס מתכלים, חלקים מורכבים קומפוסטטיים-חדשות בתעשייה

מה אם ניתן היה לקומפוסטס פולימר מחוזק מזכוכית (GFRP) בסוף חיי השימוש שלהם, בנוסף לעשורים של היתרונות המוכחים של הפחתת משקל, חוזק ונוקשות, עמידות בפני קורוזיה ועמידות? זה, על קצה המזלג, הוא הערעור של הטכנולוגיה של ABM Composite.

זכוכית ביו -אקטיבית, סיבי חוזק גבוה

הוקמה בשנת 2014, Arctic Biomaterials Oy (Tampere, Finland) פיתחה סיבי זכוכית מתכלים העשויים מזכוכית ביו-אקטיבית כביכול, אשר ארי רוזלינג, מנהל מו"פ ב- ABM Composite, מתאר כ"ניסוח מיוחד שפותח בשנות השישים המאפשר לבזות זכוכית בתנאים פיזיולוגיים. כאשר הוכנס לגוף, הזכוכית מתפרקת למלחי המינרלים המרכיבים שלה, משחררת נתרן, מגנזיום, פוספטים וכו ', ובכך יוצרת מצב שמעורר את צמיחת העצם. "

"יש לו מאפיינים דומים לסיבי זכוכית ללא אלקלי (זכוכית אלקטרונית). " רוזלינג אמר, "אך קשה לייצר זכוכית ביו -אקטיבית זו ולמשוך לסיבים, ועד כה היא שימשה רק כאבקה או מרק. עד כמה שידוע לנו, ABM Composite הייתה החברה הראשונה שהכינה ממנה סיבי זכוכית בעלי חוזק גבוה בקנה מידה תעשייתי, וכעת אנו משתמשים בסיבי זכוכית Arcbiox X4/5 כדי לחזק סוגים שונים של פלסטיק, כולל פולימרים מתכלים ".

שתלים רפואיים

אזור הטמפר, שעתיים צפונית להלסינקי, פינלנד, היה מרכז לפולימרים מתכלים מבוססי ביו ליישומים רפואיים מאז שנות השמונים. רוזלינג מתאר, "אחד השתלים הראשונים הזמינים מבחינה מסחרית שנעשו עם חומרים אלה הופק בטמפר, וככה התחיל ABM Composite! שהיא כיום היחידה העסקית הרפואית שלנו ".

"ישנם הרבה פולימרים מתכלים וביו -סופגים לשתלים." הוא ממשיך, "אך תכונותיהם המכניות רחוקות מעצם טבעית. הצלחנו לשפר את הפולימרים המתכלים הללו על מנת לתת לשתל את אותו כוח כמו עצם טבעית ". רוזלינג ציין כי סיבי זכוכית Arcbiox בדרגה רפואית עם תוספת של ABM יכולים לשפר את התכונות המכניות של פולימרים PLLA המתכלים ב -200% עד 500%.

כתוצאה מכך, השתלים של ABM Composite מציעים ביצועים גבוהים יותר מאשר שתלים שנעשו עם פולימרים לא מחוזקים, ובמקביל להיות סופגים ביולוגיים וקידום היווצרות עצם וצמיחה. ABM Composite משתמשת גם בטכניקות מיקום סיבים/גדילים אוטומטיים כדי להבטיח כיוון סיבים מיטבי, כולל הנחת סיבים לאורך כל השתל, כמו גם הצבת סיבים נוספים בנקודות שעלולות להיות חלשות.

יישומים ביתיים וטכניים

בעזרת היחידה העסקית הרפואית ההולכת וגדלה, ABM Composite מכירה בכך שניתן להשתמש בפולימרים מבוססי ביו-מתכלה גם לכלי מטבח, סכו"ם ופריטים ביתיים אחרים. "לפולימרים המתכלים הללו בדרך כלל יש תכונות מכניות ירודות בהשוואה לפלסטיקה מבוססת נפט." רוזלינג אמר, "אך אנו יכולים לחזק את החומרים הללו עם סיבי הזכוכית המתכלים שלנו, מה שהופך אותם כמעט לאלטרנטיבה טובה לפלסטיקה מסחרית מבוססת מאובנים למגוון רחב של יישומים טכניים".

כתוצאה מכך, ABM Composite הגדילה את היחידה העסקית הטכנית שלה, המעסיקה כיום 60 עובדים. "אנו מציעים פתרונות קיימא יותר בסוף החיים (EOL)." רוזלינג אומר, "הצעת הערך שלנו היא להכניס את המרכיבים המתכלים הללו לפעולות קומפוסטציה תעשייתיות בהן הם הופכים לאדמה." זכוכית אלקטרונית מסורתית אינרטית ולא תישפיל במתקני הקומפוסטציה הללו.

מרוכבים של סיבי Arcbiox

ABM Composite פיתחה צורות שונות של סיבי זכוכית Arcbiox x4/5 ליישומים מורכבים, החל מ-סיבים קצריםותרכובות דפוס הזרקה לסיבים רציפיםלתהליכים כמו דפוס טקסטיל ופוליס. טווח ה- Arcbiox BSGF משלב סיבי זכוכית מתכלים עם שרפי פוליאסטר מבוססי ביו וזמין בכיתות טכנולוגיות כלליות וכיתות Arcbiox 5 אושרו לשימוש ביישומי מגע מזון.

ABM Composite בדקה גם מגוון של פולימרים מתכלים וביו מבוססי ביו, כולל חומצה פולילקטית (PLA), PLLA ופוליבוטילן סוקינאט (PBS). התרשים שלהלן מראה כיצד סיבי זכוכית X4/5 יכולים לשפר את הביצועים כדי להתחרות בפולימרים מחוזקים של סיבי זכוכית כמו פוליפרופילן (PP) ואפילו פוליאמיד 6 (PA6).

ABM Composite בדקה גם מגוון של פולימרים מתכלים וביו-מבוססי ביו, כולל חומצה פולילקטית (PLA), PLLA ופוליבוטילן סוקינאט (PBS). התרשים שלהלן מראה כיצד סיבי זכוכית X4/5 יכולים לשפר את הביצועים כדי להתחרות בפולימרים מחוזקים של סיבי זכוכית כמו פוליפרופילן (PP) ואפילו פוליאמיד 6 (PA6).

עמידות וקומפוסטציה

אם מרוכבים אלה מתכלים, כמה זמן הם יימשכו? "סיבי הזכוכית X4/5 שלנו לא מתמוססים תוך חמש דקות או לילה כמו שסוכר כן, ובעוד שהתכונות שלהם ישפכו לאורך זמן, זה לא יהיה מורגש כל כך." אומר רוזלינג, "כדי להשפיל ביעילות, אנו זקוקים לטמפרטורות ולחות גבוהות לאורך תקופות זמן ארוכות, כפי שנמצא in vivo או בערימות קומפוסט תעשייתיות. לדוגמה, בדקנו כוסות וקערות העשויות מחומר Arcbiox BSGF שלנו, והם יכולים לעמוד עד 200 מחזורי שטיפת כלים מבלי לאבד פונקציונליות. יש השפלה מסוימת של התכונות המכניות, אך לא עד כדי כך שהספלים אינם בטוחים להשתמש בהם ".

עם זאת, חשוב שכאשר מרוכבים אלה ייפטרו בסוף חיי השימוש שלהם, הם אכן עומדים בדרישות הסטנדרטיות הדרושות לקומפוסטציה, ו- ABM Composite ביצעה סדרת בדיקות כדי להוכיח שהיא עומדת בסטנדרטים אלה. "על פי תקני ISO (לקומפוסטציה תעשייתית), השפלה ביולוגית צריכה להתרחש תוך 6 חודשים ופירוק תוך 3 חודשים/90 יום". רוזלינג אומר, "פירוק פירושו הצבת מדגם הבדיקה/מוצר לביומסה או קומפוסט. לאחר 90 יום הטכנאי בוחן את הביומסה באמצעות מסננת. לאחר 12 שבועות, לפחות 90 אחוז מהמוצר אמור להיות מסוגל לעבור דרך מסננת של 2 מ"מ × 2 מ"מ ".

השפלה ביולוגית נקבעת על ידי טחינת החומר הבתולי לאבקה ומדידת הכמות הכוללת של CO2 ששוחררה לאחר 90 יום. זה מעריך כמה מתכולת הפחמן בתהליך הקומפוסטציה מומר למים, ביומסה ו- CO2. "כדי לעבור את מבחן הקומפוסטציה התעשייתי, יש להשיג 90 אחוז מה- CO2 התיאורטי של 100 אחוזים מתהליך הקומפוסטציה (על סמך תוכן פחמן)".

רוזלינג טוענת כי ABM Composite עמד בדרישות הפירוק וההתפרקות הביולוגית, ובדיקות הראו כי תוספת סיבי הזכוכית X4 שלה משפרת למעשה את התדרדרות הביולוגית (ראו טבלה לעיל), שהיא רק 78% לתערובת PLA שלא מחוזקת, למשל. הוא מסביר, "עם זאת, כאשר נוספו 30% סיבי הזכוכית המתכלים שלנו, התפרקות ביולוגית עלתה ל 94%, ואילו שיעורי ההשפלה נותרו טובים".

כתוצאה מכך, ABM Composite הוכיחה כי ניתן לאשר את חומריו כקומפוסטציה על פי EN 13432. בדיקות כי חומריו עברו עד כה כוללים ISO 14855-1 עבור התדרגות הביולוגית הסופית של חומרים בתנאי קומפוסטציה מבוקרים, ISO 16929 עבור PHY DESTOX, ISO DIN EN 13432 לדרישות PHY, ו- OEC, OEC, OEC, OEC, OEC, OEC, OEC, OEC, OEC, OEC, OEC, OEC, OEC, OEC, OEC, OEC, 13432.

CO2 שוחרר במהלך הקומפוסטציה

במהלך הקומפוסטציה, CO2 אכן משתחרר, אך חלקם נשארים באדמה ואז מנוצלים על ידי צמחים. קומפוסטציה נחקרת במשך עשרות שנים, הן כתהליך תעשייתי והן כתהליך לאחר ההרכב המשחרר פחות CO2 מאשר חלופות אחרות לסילוק פסולת, וקומפוסטציה עדיין נחשבת לתהליך הפחתת טביעת רגל ידידותית לסביבה ופחמן.

רעילות אקולוגית כוללת בדיקת הביומסה המיוצרת בתהליך הקומפוסט והצמחים שגדלו עם ביומסה זו. "זה כדי לוודא שהקומפוסטציה של מוצרים אלה אינה פוגעת בצמחים הגדלים." אמר רוזלינג. בנוסף, ABM Composite הוכיחה כי חומריו עומדים בדרישות התפרקות הביולוגית בתנאי קומפוסטציה ביתיים, הדורשים גם 90% התפרקות ביולוגית, אך לאורך תקופה של 12 חודשים, בהשוואה לתקופה קצרה יותר לקומפוסטציה תעשייתית.

יישומים תעשייתיים, ייצור, עלויות וצמיחה עתידית

החומרים של ABM Composite משמשים במספר יישומים מסחריים, אך לא ניתן לחשוף יותר בגלל הסכמי סודיות. "אנו מזמינים את החומרים שלנו להתאים ליישומים כמו כוסות, צלחות, צלחות, סכו"ם ומכולות אחסון מזון", אומר רוזלינג, "אך הם משמשים גם כאלטרנטיבה לפלסטיקה מבוססת נפט במכולות קוסמטיות ובפריטי בית גדולים. לאחרונה, החומרים שלנו נבחרו לשימוש בייצור רכיבים במתקני מכונות תעשייתיות גדולות שצריך להחליף כל 2-12 שבועות. חברות אלה זיהו כי על ידי שימוש בחיזוק סיבי זכוכית X4 שלנו, ניתן ליצור חלקים מכניים אלה בעזרת התנגדות הבלאי הנדרשת והם גם ניתנים לקומפוסט לאחר השימוש. זהו פיתרון אטרקטיבי לעתיד הקרוב שכן חברות אלה מתמודדות עם האתגר לעמוד בתקנות פליטה סביבתיות ו- CO2 חדשות ".

רוזלינג הוסיף, "יש גם עניין גובר בשימוש בסיבים הרציפים שלנו בסוגים שונים של בדים ולא ארוגים כדי לייצר רכיבים מבניים לתעשיית הבנייה. אנו רואים גם עניין להשתמש בסיבים המתכלים שלנו עם חומרים מבוססי ביו אך לא מתכלים PA או PP וחומרים תרמוסטיים אינרטיים ".

נכון לעכשיו, פיברגלס X4/5 יקר יותר מזכוכית אלקטרונית, אך נפחי הייצור הם גם קטנים יחסית, ו- ABM Composite רודף מספר הזדמנויות להרחבת יישומים ולהקל על רמפה עד 20,000 טונות לשנה ככל שהביקוש גדל, מה שעשוי גם לעזור להפחתת העלויות. אף על פי כן, רוזלינג אומר כי במקרים רבים העלויות הקשורות לעמידה בקיימות ודרישות רגולטוריות חדשות לא נשקלו במלואן. בינתיים, הדחיפות של הצלת כדור הארץ הולכת וגוברת. "החברה כבר דוחפת לעוד מוצרים מבוססי ביו." הוא מסביר, "יש הרבה תמריצים לדחוף את טכנולוגיות המיחזור קדימה, העולם צריך לעבור מהר יותר על זה ואני חושב שהחברה רק תגדיל את הדחיפה שלה למוצרים מבוססי ביו בעתיד".

LCA ויתרון לקיימות

רוזלינג אומר כי החומרים של ABM Composite מפחיתים את פליטת גזי החממה והשימוש באנרגיה שאינה מתחדשת ב- 50-60 אחוז לקילוגרם. "אנו משתמשים במאגר טביעת הרגל הסביבתי 2.0, במערך הנתונים של GABI המוסמך ובחישובי LCA (ניתוח מחזור חיים) עבור המוצרים שלנו על סמך המתודולוגיה המתוארת בחברת ISO 14040 ו- ISO 14044 ″.

"נכון לעכשיו, כאשר מרוכבים מגיעים לסוף מחזור חייהם, נדרשת אנרגיה רבה לשריר או לפסולת מורכבת של פירוליזה ומוצרי EOL, וריסה וקומפוסטציה היא אפשרות אטרקטיבית, והיא ללא ספק אחת מהצעות הערך העיקריות שאנו מציעים, ואנחנו מספקים סוג חדש של מחזור מחדש." רוזלינג אומר, "הפיברגלס שלנו עשוי מרכיבי מינרלים טבעיים שכבר קיימים באדמה. אז מדוע לא קומפוסט רכיבים מורכבים של EOL, או להמיס סיבים מרוכבים שאינם מתקדמים לאחר שריפה ומשתמשים בהם כדשן? זוהי אפשרות מיחזור של עניין גלובלי אמיתי ".

Shanghai Orisen Technology Technology Co. בע"מ
M: +86 18683776368 (גם WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
כתובת: No.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai