E se os compósitos de polímero reforçado com fibra de vidro (GFRP) pudessem ser compostados no final de sua vida útil, além das décadas de benefícios comprovados da redução de peso, força e rigidez, resistência à corrosão e durabilidade? Isso, em poucas palavras, é o apelo da tecnologia da ABM Composite.
Vidro bioativo, fibras de alta resistência
Fundada em 2014, os biomateriais do Ártico OY (Tampere, Finlândia) desenvolveram uma fibra de vidro biodegradável feita com o chamado vidro bioativo, que Ari Rosling, diretor de P&D da ABM Composite, descreve como “uma formulação especial desenvolvida na década de 1960 que permite o vidro para se degradar sob condições fisiológicas. Quando introduzido no corpo, o vidro se divide em seus sais minerais constituintes, liberando sódio, magnésio, fosfatos, etc., criando assim uma condição que estimula o crescimento ósseo. ”
“Tem propriedades semelhantes afibra de vidro sem álcalis (vidro eletrônico). ” Rosling disse: “Mas esse vidro bioativo é difícil de fabricar e atrair fibras e até agora ele só foi usado como pó ou massa. Até onde sabemos, o ABM Composite foi a primeira empresa a fazer fibras de vidro de alta resistência a partir dela em escala industrial, e agora estamos usando essas fibras de vidro Arcbiox X4/5 para reforçar vários tipos de plásticos, incluindo polímeros biodegradáveis ”.
Implantes médicos
A região de Tampere, duas horas ao norte de Helsinque, Finlândia, é um centro de polímeros biodegradáveis para aplicações médicas desde os anos 80. Rosling descreve: “Um dos primeiros implantes disponíveis comercialmente feitos com esses materiais foi produzido em Tampere, e foi assim que o ABM Composite começou! que agora é a nossa unidade de negócios médicos ”.
"Existem muitos polímeros biodegradáveis e bioabsorvíveis para implantes". Ele continua: “Mas suas propriedades mecânicas estão longe de serem naturais. Conseguimos aprimorar esses polímeros biodegradáveis para dar ao implante a mesma força do osso natural ”. Rosling observou que as fibras de vidro Arcbiox de grau médico com a adição de ABM podem melhorar as propriedades mecânicas dos polímeros PLLA biodegradáveis em 200% a 500%.
Como resultado, os implantes da ABM Composite oferecem maior desempenho do que os implantes feitos com polímeros não reforçados, além de serem bioabsorvíveis e promover a formação e crescimento ósseos. O ABM Composite também usa técnicas de colocação de fibra/fita automatizadas para garantir a orientação ideal da fibra, incluindo as fibras colocadas ao longo de todo o comprimento do implante, além de colocar fibras adicionais em pontos potencialmente fracos.
Aplicações domésticas e técnicas
Com sua crescente unidade de negócios médicos, a ABM Composite reconhece que polímeros biodicamente biodegradáveis também podem ser usados para utensílios de cozinha, talheres e outros itens domésticos. "Esses polímeros biodegradáveis geralmente têm propriedades mecânicas ruins em comparação com os plásticos à base de petróleo". Rosling disse: "Mas podemos reforçar esses materiais com nossas fibras de vidro biodegradáveis, tornando-as praticamente uma boa alternativa aos plásticos comerciais baseados em fósseis para uma ampla gama de aplicações técnicas".
Como resultado, a ABM Composite aumentou sua unidade de negócios técnicos, que agora emprega 60 pessoas. "Oferecemos soluções mais sustentáveis no fim da vida (EOL)". Rosling diz: "Nossa proposta de valor é colocar esses compósitos biodegradáveis em operações de compostagem industrial onde elas se transformam em solo". O vidro eletrônico tradicional é inerte e não se degradará nessas instalações de compostagem.
Compósitos de fibra Arcbiox
O ABM Composite desenvolveu várias formas de fibras de vidro Arcbiox x4/5 para aplicações compostas, deFibras de curto prazoe compostos de moldagem por injeção parafibras contínuasPara processos como moldagem por têxtil e pultrusão. A linha Arcbiox BSGF combina fibras de vidro biodegradáveis com resinas de poliéster de base biológica e está disponível nos graus de tecnologia geral e no ARCBIOX 5 graus aprovados para uso em aplicações de contato com alimentos.
A ABM composta também investigou uma variedade de polímeros biodegradáveis e baseados em biodomégio, incluindo ácido polilático (PLA), PLLA e succinato de polibutileno (PBS). O diagrama abaixo mostra como as fibras de vidro X4/5 podem melhorar o desempenho para competir com polímeros reforçados com fibra de vidro padrão, como polipropileno (PP) e até poliamida 6 (PA6).
A ABM composta também investigou uma variedade de polímeros biodegradáveis e biológicos, incluindo ácido polilático (PLA), PLLA e succinato de polibutileno (PBS). O diagrama abaixo mostra como as fibras de vidro X4/5 podem melhorar o desempenho para competir com polímeros reforçados com fibra de vidro padrão, como polipropileno (PP) e até poliamida 6 (PA6).
Durabilidade e Compostabilidade
Se esses compósitos forem biodegradáveis, quanto tempo eles durarão? "Nossas fibras de vidro X4/5 não se dissolvem em cinco minutos ou durante a noite, como o açúcar, e embora suas propriedades se degradam com o tempo, não será tão perceptível." Rosling diz: “Para degradar efetivamente, precisamos de temperaturas e umidade elevadas por longos períodos de tempo, como encontrado in vivo ou em estacas de compostagem industrial. Por exemplo, testamos xícaras e tigelas feitas com nosso material BSGF Arcbiox e elas podem suportar até 200 ciclos de lavagem de louça sem perder a funcionalidade. Há alguma degradação das propriedades mecânicas, mas não ao ponto em que os copos são inseguros de usar ”.
No entanto, é importante que, quando esses compósitos sejam descartados no final de sua vida útil, eles atendam aos requisitos padrão necessários para a compostagem, e o ABM Composite tenha realizado uma série de testes para provar que atende a esses padrões. “De acordo com os padrões da ISO (para compostagem industrial), a biodegradação deve ocorrer dentro de 6 meses e decomposição dentro de 3 meses/90 dias”. Rosling diz: “A decomposição significa colocar a amostra/produto de teste na biomassa ou composto. Após 90 dias, o técnico examina a biomassa usando uma peneira. Após 12 semanas, pelo menos 90 % do produto deve poder passar por uma peneira de 2 mm × 2 mm ”.
A biodegradação é determinada moendo o material virgem em um pó e medindo a quantidade total de CO2 liberado após 90 dias. Isso avalia quanto do teor de carbono do processo de compostagem é convertido em água, biomassa e CO2. “Para passar no teste de compostagem industrial, 90 % do CO2 teórico de 100 % do processo de compostagem devem ser alcançados (com base no conteúdo de carbono)”.
Rosling diz que o ABM Composite atendeu aos requisitos de decomposição e biodegradação, e os testes mostraram que a adição de sua fibra de vidro X4 realmente melhora a biodegradabilidade (consulte a tabela acima), que é apenas 78% para uma mistura de PLA não reforçada, por exemplo. Ele explica: ”No entanto, quando nossas fibras de vidro biodegradáveis de 30% foram adicionadas, a biodegradação aumentou para 94%, enquanto as taxas de degradação permaneceram boas”.
Como resultado, o composto ABM demonstrou que seus materiais podem ser certificados como compostáveis de acordo com a EN 13432. Os testes que seus materiais foram passados até o momento incluem ISO 14855-1 para a biodegradabilidade aeróbica final de materiais em condições de compostagem controlada para a DURATEMENTO ISO 16929 para a decomposição aerocorada e o ISONT em 1342 para os requisitos químicos e o onomato a aeroporto, para a decomposição do ISO em DinT 8442 para o ISO. 13432.
CO2 liberado durante a compostagem
Durante a compostagem, o CO2 é realmente liberado, mas alguns permanecem no solo e são então utilizados pelas plantas. A compostagem é estudada há décadas, tanto como um processo industrial quanto como um processo de pós-compostagem que libera menos CO2 do que outras alternativas de descarte de resíduos, e a compostagem ainda é considerada um processo de redução de pegadas de carbono e ambientalmente amigável.
A ecotoxicidade envolve o teste da biomassa produzida durante o processo de compostagem e as plantas cultivadas com essa biomassa. "Isso é para garantir que a compostagem desses produtos não prejudique as plantas em crescimento". Rosling disse. Além disso, o ABM Composite demonstrou que seus materiais atendem aos requisitos de biodegradação em condições de compostagem em casa, que também requerem 90% de biodegradação, mas durante um período de 12 meses, em comparação com um período mais curto para compostagem industrial.
Aplicações industriais, produção, custos e crescimento futuro
Os materiais da ABM Composite são usados em várias aplicações comerciais, mas mais não podem ser reveladas devido a acordos de confidencialidade. “Pedimos nossos materiais para atender a aplicações como xícaras, pires, pratos, talheres e recipientes de armazenamento de alimentos”, diz Rosling, “mas eles também são usados como alternativa aos plásticos à base de petróleo em recipientes cosméticos e grandes itens domésticos. Mais recentemente, nossos materiais foram selecionados para uso na fabricação de componentes em grandes instalações de máquinas industriais que precisam ser substituídas a cada 2-12 semanas. Essas empresas reconheceram que, ao usar nosso reforço de fibra de vidro X4, essas peças mecânicas podem ser feitas com a resistência de desgaste necessárias e também são compostáveis após o uso. Esta é uma solução atraente para o futuro próximo, pois essas empresas enfrentam o desafio de atender a novos regulamentos ambientais e de emissão de CO2 ”.
Rosling acrescentou: “Também há um interesse crescente em usar nossas fibras contínuas em diferentes tipos de tecidos e não -wovens para criar componentes estruturais para a indústria da construção. Também estamos vendo interesse em usar nossas fibras biodegradáveis com PA ou PP de base biológica, mas não biodegradável, e materiais termoestores inertes ”.
Atualmente, a fibra de vidro X4/5 é mais cara que o e-vidro, mas os volumes de produção também são relativamente pequenos, e o ABM Composite está buscando uma série de oportunidades para expandir as aplicações e facilitar uma aceleração para 20.000 toneladas/ano à medida que a demanda cresce, o que também pode ajudar a reduzir custos. Mesmo assim, Rosling diz que, em muitos casos, os custos associados ao cumprimento da sustentabilidade e novos requisitos regulatórios não foram totalmente considerados. Enquanto isso, a urgência de salvar o planeta está crescendo. "A sociedade já está pressionando por mais produtos de base biológica". Ele explica: “Existem muitos incentivos para impulsionar as tecnologias de reciclagem, o mundo precisa se mover mais rápido e acho que a sociedade só aumentará seu esforço para produtos de base biológica no futuro”.
LCA e vantagem de sustentabilidade
Rosling diz que os materiais da ABM Composite reduzem as emissões de gases de efeito estufa e o uso de energia não renovável em 50-60 % por quilograma. “Usamos o banco de dados de pegada ambiental 2.0, o conjunto de dados GABI credenciado e os cálculos da LCA (Análise do Ciclo de Vida) para nossos produtos com base na metodologia descrita nos ISO 14040 e ISO 14044 ″.
“Atualmente, quando os compósitos atingem o final de seu ciclo de vida, é necessária muita energia para incinerar ou pirolicar resíduos compostos e produtos EOL, e a trituração e a compostagem são uma opção atraente, e é definitivamente uma das propostas de valor -chave que oferecemos, e estamos fornecendo um novo tipo de reciclabilidade.” Rosling diz: “Nossa fibra de vidro é feita de componentes minerais naturais que já estão presentes no solo. Então, por que não compor os componentes compostos EOL, ou dissolver fibras de compósitos não degradáveis após a incineração e usá-las como fertilizantes? Esta é uma opção de reciclagem de interesse global real ”.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (também whatsapp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Endereço: No.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Xangai
Hora de postagem: maio-27-2024