Ce se întâmplă dacă compozitele de polimer armat cu fibre de sticlă (GFRP) ar putea fi compostate la sfârșitul vieții lor utile, pe lângă deceniile de beneficii dovedite de reducere a greutății, rezistență și rigiditate, rezistență la coroziune și durabilitate? Aceasta, pe scurt, este apelul tehnologiei ABM Composite.
Sticlă bioactivă, fibre de mare rezistență
Fondată în 2014, Arctic Biomaterials Oy (Tampere, Finlanda) a dezvoltat o fibră de sticlă biodegradabilă obținută din așa-numita sticlă bioactivă, pe care Ari Rosling, director de cercetare și dezvoltare la ABM Composite, descrie drept „o formulare specială dezvoltată în anii 1960, care permite ca Glass să fie degradat în condiții fiziologice. Când este introdus în corp, sticla se descompune în sărurile sale minerale constitutive, eliberând sodiu, magneziu, fosfați etc., creând astfel o afecțiune care stimulează creșterea oaselor. ”
„Are proprietăți similare cuFibra de sticlă fără alcalin (sticlă E). ” Rosling a spus: „Dar acest pahar bioactiv este dificil de fabricat și de tras în fibre și până acum a fost folosit doar ca pulbere sau chit. Din câte știm, ABM Composite a fost prima companie care a făcut fibre de sticlă de înaltă rezistență de la ea la scară industrială, iar acum folosim aceste fibre de sticlă ARCBIOX X4/5 pentru a consolida diverse tipuri de materiale plastice, inclusiv polimeri biodegradabili ”.
Implanturi medicale
Regiunea Tampere, la două ore la nord de Helsinki, Finlanda, a fost un centru pentru polimeri biodegradabili pe bază de bio pentru aplicații medicale încă din anii 1980. Rosling descrie: „Unul dintre primele implanturi disponibile comercial realizate cu aceste materiale a fost produs în Tampere și așa a început ABM Composite! care este acum unitatea noastră de afaceri medicală ”.
„Există mulți polimeri biodegradabili, bioabsorbabili pentru implanturi.” El continuă: „Dar proprietățile lor mecanice sunt departe de osul natural. Am fost capabili să îmbunătățim acești polimeri biodegradabili pentru a oferi implantatului aceeași rezistență ca osul natural ”. Rosling a menționat că fibrele de sticlă Arcbiox de calitate medicală cu adăugarea de ABM pot îmbunătăți proprietățile mecanice ale polimerilor PLLA biodegradabili cu 200% până la 500%.
Drept urmare, implanturile ABM Composite oferă performanțe mai mari decât implanturile făcute cu polimeri nerefortați, fiind, de asemenea, bioabsorbabile și promovând formarea și creșterea oaselor. ABM Composite folosește, de asemenea, tehnici automate de plasare a fibrelor/catenelor pentru a asigura orientarea optimă a fibrelor, inclusiv așezarea fibrelor de -a lungul întregii lungimi a implantului, precum și plasarea fibrelor suplimentare la pete potențial slabe.
Aplicații de uz casnic și tehnice
Cu unitatea sa de afaceri medicală în creștere, ABM Composite recunoaște că polimerii pe bază de bio și biodegradabili pot fi, de asemenea, folosiți pentru articole de bucătărie, tacâmuri și alte articole de uz casnic. „Acești polimeri biodegradabili au de obicei proprietăți mecanice slabe în comparație cu materialele plastice pe bază de petrol.” Rosling a spus: „Dar putem consolida aceste materiale cu fibrele noastre de sticlă biodegradabile, ceea ce le face practic o alternativă bună la materialele plastice comerciale bazate pe fosile pentru o gamă largă de aplicații tehnice”.
Drept urmare, ABM Composite și -a mărit unitatea de afaceri tehnică, care acum angajează 60 de persoane. „Oferim soluții mai durabile de sfârșit de viață (EOL).” Rosling spune: „Propunerea noastră de valoare este de a pune aceste compozite biodegradabile în operațiuni de compostare industrială unde se transformă în sol.” Oglinda tradițională este inertă și nu se va degrada în aceste instalații de compostare.
Compozite cu fibre Arcbiox
ABM Composite a dezvoltat diverse forme de fibre de sticlă ARCBIOX X4/5 pentru aplicații compuse, de laFibre tăiate scurteși compuși de modelare prin injecție laFibre continuePentru procese precum modelarea textilă și pultruziune. Gama Arcbiox BSGF combină fibre de sticlă biodegradabile cu rășini de poliester pe bază de bio și este disponibilă în grade tehnologice generale și ARCBIOX 5 grade aprobate pentru utilizare în aplicațiile de contact alimentar.
ABM Composite a investigat, de asemenea, o varietate de polimeri biodegradabili și pe bază de bio, inclusiv acid polilactic (PLA), PLLA și succinat de polibutilenă (PBS). Diagrama de mai jos arată modul în care fibrele de sticlă X4/5 pot îmbunătăți performanța pentru a concura cu polimeri armate cu fibră de sticlă standard, cum ar fi polipropilenă (PP) și chiar poliamidă 6 (PA6).
ABM Composite a investigat, de asemenea, o varietate de polimeri biodegradabili și pe bază de bio, incluzând acid polilactic (PLA), PLLA și succinat de polibutilenă (PBS). Diagrama de mai jos arată modul în care fibrele de sticlă X4/5 pot îmbunătăți performanța pentru a concura cu polimeri armate cu fibră de sticlă standard, cum ar fi polipropilenă (PP) și chiar poliamidă 6 (PA6).
Durabilitate și compostabilitate
Dacă aceste compozite sunt biodegradabile, cât vor dura? „Fibrele noastre de sticlă X4/5 nu se dizolvă în cinci minute sau peste noapte așa cum o face zahărul și, în timp ce proprietățile lor se vor degrada în timp, nu va fi la fel de vizibil.” Spune Rosling, „Pentru a se degrada eficient, avem nevoie de temperaturi ridicate și umiditate pe perioade lungi de timp, așa cum se găsește in vivo sau în grămezi de compost industrial. De exemplu, am testat căni și boluri făcute din materialul nostru BSGF Arcbiox și ar putea rezista până la 200 de cicluri de spălare a vaselor fără a pierde funcționalitatea. Există o oarecare degradare a proprietăților mecanice, dar nu în punctul în care cupele sunt nesigure de utilizat ”.
Cu toate acestea, este important ca atunci când aceste compozite să fie eliminate la sfârșitul vieții lor utile, să îndeplinească cerințele standard necesare pentru compostare, iar ABM Composite a efectuat o serie de teste pentru a demonstra că respectă aceste standarde. „Conform standardelor ISO (pentru compostarea industrială), biodegradarea ar trebui să apară în termen de 6 luni și descompunere în 3 luni/90 de zile”. Rosling spune: „Descompunerea înseamnă plasarea eșantionului/produsului de testare în biomasă sau compost. După 90 de zile, tehnicianul examinează biomasa folosind o sită. După 12 săptămâni, cel puțin 90 % din produs ar trebui să poată trece printr -o sită de 2 mm × 2 mm ”.
Biodegradarea este determinată prin măcinarea materialului virgin într -o pulbere și măsurând cantitatea totală de CO2 eliberată după 90 de zile. Acest lucru evaluează cât de mult din conținutul de carbon al procesului de compostare este transformat în apă, biomasă și CO2. „Pentru a trece testul de compostare industrială, 90 % din teoretic 100 % CO2 de CO2 din procesul de compostare trebuie obținute (pe baza conținutului de carbon)”.
Rosling spune că ABM Composite a îndeplinit cerințele de descompunere și biodegradare, iar testele au arătat că adăugarea fibrei sale de sticlă X4 îmbunătățește efectiv biodegradabilitatea (a se vedea tabelul de mai sus), care este de doar 78% pentru un amestec PLA nerefortat, de exemplu. El explică: „Cu toate acestea, când s -au adăugat fibrele noastre de sticlă biodegradabile de 30%, biodegradarea a crescut la 94%, în timp ce ratele de degradare au rămas bune”.
As a result, ABM Composite has demonstrated that its materials can be certified as compostable according to EN 13432. Tests that its materials have passed to date include ISO 14855-1 for the final aerobic biodegradability of materials under controlled composting conditions, ISO 16929 for aerobic controlled decomposition, ISO DIN EN 13432 for chemical requirements, and OECD 208 for phytotoxicity testing, ISO DIN EN 13432.
CO2 lansat în timpul compostării
În timpul compostării, CO2 este într -adevăr eliberat, dar unele rămâne în sol și sunt apoi utilizate de plante. Compostarea a fost studiată de zeci de ani, atât ca proces industrial, cât și ca un proces post-compostare care eliberează mai puțin CO2 decât alte alternative de eliminare a deșeurilor, iar compostarea este încă considerată un proces ecologic și reducerea amprentei de carbon.
Ecotoxicitatea implică testarea biomasei produse în timpul procesului de compostare și a plantelor cultivate cu această biomasă. „Acest lucru este să vă asigurați că compostarea acestor produse nu dăunează plantelor în creștere.” Spuse Rosling. În plus, ABM Composite a demonstrat că materialele sale îndeplinesc cerințele de biodegradare în condiții de compostare la domiciliu, care necesită, de asemenea, 90% biodegradare, dar pe o perioadă de 12 luni, comparativ cu o perioadă mai scurtă pentru compostarea industrială.
Aplicații industriale, producție, costuri și creștere viitoare
Materialele ABM Composite sunt utilizate într -o serie de aplicații comerciale, dar mai multe nu pot fi dezvăluite din cauza acordurilor de confidențialitate. „Comandăm materialele noastre pentru a se potrivi aplicațiilor, cum ar fi căni, farfurii, farfurii, tacâmuri și containere de depozitare a alimentelor”, spune Rosling, „dar sunt folosite și ca alternativă la materialele plastice pe bază de petrol în containere cosmetice și obiecte mari de uz casnic. Mai recent, materialele noastre au fost selectate pentru a fi utilizate la fabricarea de componente în mari instalații de utilaje industriale care trebuie înlocuite la fiecare 2-12 săptămâni. Aceste companii au recunoscut că folosind armarea noastră de fibre de sticlă X4, aceste piese mecanice pot fi făcute cu rezistența necesară a uzurii și sunt, de asemenea, compostabile după utilizare. Aceasta este o soluție atractivă pentru viitorul apropiat, deoarece aceste companii se confruntă cu provocarea de a îndeplini noi reglementări privind emisiile de mediu și CO2 ”.
Rosling a adăugat: „Există, de asemenea, un interes din ce în ce mai mare în utilizarea fibrelor noastre continue în diferite tipuri de țesături și țesături non -țesături pentru a face componente structurale pentru industria construcțiilor. De asemenea, vedem interesul în utilizarea fibrelor noastre biodegradabile cu PA sau non-biodegradabile bazate pe bio sau materiale termoset inerte ”.
În prezent, fibra de sticlă X4/5 este mai scumpă decât glasa electronică, dar volumele de producție sunt, de asemenea, relativ mici, iar ABM Composite urmărește o serie de oportunități de a extinde aplicațiile și de a facilita rampa până la 20.000 de tone/an pe măsură ce cererea crește, ceea ce ar putea contribui și la reducerea costurilor. Chiar și așa, Rosling spune că, în multe cazuri, costurile asociate cu îndeplinirea durabilității și a noilor cerințe de reglementare nu au fost pe deplin luate în considerare. Între timp, urgența salvării planetei crește. „Societatea face deja eforturi pentru mai multe produse pe bază de bio.” El explică: „Există o mulțime de stimulente pentru a împinge tehnologiile de reciclare înainte, lumea trebuie să se deplaseze mai repede în acest sens și cred că societatea își va spori impulsul pentru produsele bio în viitor”.
LCA și avantajul sustenabilității
Rosling spune că materialele ABM Composite reduc emisiile de gaze cu efect de seră și utilizarea energiei neregenerabile cu 50-60 % pe kilogram. „Folosim baza de date a amprentei de mediu 2.0, setul de date GABI acreditat și calculele LCA (Analiza ciclului de viață) pentru produsele noastre bazate pe metodologia prezentată în ISO 14040 și ISO 14044 ″.
„În prezent, atunci când compozitele ajung la sfârșitul ciclului lor de viață, este necesară multă energie pentru a incinera sau pirolipul de deșeuri compozite și produse EOL, iar mărunțirea și compostarea este o opțiune atractivă și este cu siguranță una dintre propunerile cheie de valoare pe care le oferim și oferim un nou tip de reciclabilitate.” Rosling spune: „Fibra de sticlă este obținută din componente minerale naturale care sunt deja prezente în sol. Așadar, de ce să nu compost componente compozit EOL sau să dizolvați fibrele de compozite nedegradabile după incinerare și să le folosiți ca îngrășământ? Aceasta este o opțiune de reciclare de interes global real ”.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (de asemenea WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresa: nr.398 New Green Road Xinbang Town District Songjiang, Shanghai
Timpul post: 27-2024 mai