Ya cam elyaf takviyeli polimer (GFRP) kompozitler, ağırlık azaltma, sağlamlık ve sertlik, korozyon direnci ve dayanıklılık gibi onlarca yıldır kanıtlanmış faydalarına ek olarak kullanım ömürlerinin sonunda kompostlanabilseydi? Kısaca ABM Composite teknolojisinin çekiciliği budur.
Biyoaktif cam, yüksek mukavemetli elyaflar
2014 yılında kurulan Arctic Biomaterials Oy (Tampere, Finlandiya), biyoaktif cam olarak adlandırılan biyolojik olarak parçalanabilen bir cam elyafı geliştirdi. ABM Composite Ar-Ge direktörü Ari Rosling, bunu "1960'larda geliştirilen ve camın fizyolojik koşullar altında bozulabilir. Cam vücuda verildiğinde kendisini oluşturan mineral tuzlara ayrışır, sodyum, magnezyum, fosfatlar vb. açığa çıkarır, böylece kemik büyümesini uyaran bir durum yaratır.”
“Benzer özelliklere sahipalkali içermeyen cam elyaf (E-cam).” Rosling şunları söyledi: "Ancak bu biyoaktif camın üretilmesi ve elyaf haline getirilmesi zordur ve şimdiye kadar yalnızca toz veya macun olarak kullanılmıştır. Bildiğimiz kadarıyla ABM Composite, endüstriyel ölçekte yüksek mukavemetli cam elyafı üreten ilk şirketti ve şu anda bu ArcBiox X4/5 cam elyaflarını biyolojik olarak parçalanabilen polimerler de dahil olmak üzere çeşitli plastik türlerini güçlendirmek için kullanıyoruz”.
Tıbbi implantlar
Finlandiya'nın Helsinki kentinin iki saat kuzeyinde bulunan Tampere bölgesi, 1980'lerden bu yana tıbbi uygulamalara yönelik biyolojik olarak parçalanabilen polimerlerin merkezi olmuştur. Rosling şöyle açıklıyor: "Bu malzemelerle yapılan, piyasada bulunan ilk implantlardan biri Tampere'de üretildi ve ABM Composite'in başlangıcı da bu oldu! artık bizim tıbbi iş birimimizdir”.
"İmplantlar için biyolojik olarak parçalanabilen, biyolojik olarak emilebilen birçok polimer var." Şöyle devam ediyor: “Fakat mekanik özellikleri doğal kemikten çok uzak. İmplanta doğal kemikle aynı gücü kazandırmak için biyolojik olarak parçalanabilen bu polimerleri geliştirmeyi başardık”. Rosling, ABM ilavesiyle tıbbi sınıf ArcBiox cam elyaflarının biyolojik olarak parçalanabilen PLLA polimerlerinin mekanik özelliklerini %200 ila %500 oranında artırabildiğini kaydetti.
Sonuç olarak, ABM Composite'in implantları, takviyesiz polimerlerle yapılan implantlardan daha yüksek performans sunarken aynı zamanda biyolojik olarak emilebilir olup kemik oluşumunu ve büyümesini destekler. ABM Composite ayrıca, fiberlerin implantın tüm uzunluğu boyunca döşenmesinin yanı sıra potansiyel olarak zayıf noktalara ek fiberlerin yerleştirilmesi de dahil olmak üzere optimum fiber yönelimini sağlamak için otomatik fiber/iplik yerleştirme tekniklerini de kullanır.
Ev ve teknik uygulamalar
Büyüyen tıbbi iş birimiyle ABM Composite, biyo bazlı ve biyolojik olarak parçalanabilen polimerlerin mutfak eşyaları, çatal bıçak takımları ve diğer ev eşyaları için de kullanılabileceğinin bilincindedir. "Bu biyolojik olarak parçalanabilen polimerler, petrol bazlı plastiklerle karşılaştırıldığında tipik olarak zayıf mekanik özelliklere sahiptir." Rosling şunları söyledi: "Ancak bu malzemeleri biyolojik olarak parçalanabilen cam elyaflarımızla güçlendirebiliriz, bu da onları geniş bir teknik uygulama yelpazesi için fosil bazlı ticari plastiklere neredeyse iyi bir alternatif haline getirebiliriz".
Sonuç olarak ABM Composite, şu anda 60 kişiyi istihdam eden teknik iş birimini genişletti. "Daha sürdürülebilir kullanım ömrü sonu (EOL) çözümleri sunuyoruz." Rosling şöyle diyor: "Değer önerimiz, bu biyolojik olarak parçalanabilen kompozitleri, toprağa dönüşecekleri endüstriyel kompostlama işlemlerine koymaktır." Geleneksel E-cam inerttir ve bu kompostlama tesislerinde bozulmayacaktır.
ArcBiox Fiber Kompozitleri
ABM Composite, kompozit uygulamalar için çeşitli ArcBiox X4/5 cam elyaf formları geliştirmiştir:kısa kesilmiş liflerve enjeksiyon kalıplama bileşiklerisürekli liflertekstil ve pultrüzyon kalıplama gibi işlemler için. ArcBiox BSGF serisi biyolojik olarak parçalanabilen cam elyaflarını biyo bazlı polyester reçinelerle birleştirir ve genel teknoloji sınıflarında ve gıdayla temas eden uygulamalarda kullanım için onaylanmış ArcBiox 5 sınıflarında mevcuttur.
ABM Composite ayrıca Polilaktik Asit (PLA), PLLA ve Polibütilen Süksinat (PBS) dahil olmak üzere çeşitli biyolojik olarak parçalanabilen ve biyolojik bazlı polimerleri de araştırmıştır. Aşağıdaki şema, X4/5 cam elyaflarının, polipropilen (PP) ve hatta poliamid 6 (PA6) gibi standart cam elyaf takviyeli polimerlerle rekabet edecek şekilde performansı nasıl artırabildiğini göstermektedir.
ABM Composite ayrıca Polilaktik Asit (PLA), PLLA ve Polibütilen Süksinat (PBS) dahil olmak üzere çeşitli biyolojik olarak parçalanabilen ve biyolojik bazlı polimerleri de araştırmıştır. Aşağıdaki şema, X4/5 cam elyaflarının, polipropilen (PP) ve hatta poliamid 6 (PA6) gibi standart cam elyaf takviyeli polimerlerle rekabet edecek şekilde performansı nasıl artırabildiğini göstermektedir.
Dayanıklılık ve Gübrelenebilirlik
Bu kompozitler biyolojik olarak parçalanabilirse ne kadar süre dayanırlar? "X4/5 cam elyaflarımız şeker gibi beş dakika içinde veya bir gecede çözülmüyor ve özellikleri zamanla bozulsa da o kadar fark edilemeyecek." Rosling şöyle diyor: "Etkili bir şekilde bozunmak için, canlılarda veya endüstriyel kompost yığınlarında olduğu gibi, uzun süre boyunca yüksek sıcaklıklara ve neme ihtiyacımız var. Örneğin, ArcBiox BSGF malzememizden yapılan fincanları ve kaseleri test ettik ve bunların işlevselliğini kaybetmeden 200'e kadar bulaşık yıkama işlemine dayanabildiğini gördük. Mekanik özelliklerde bir miktar bozulma var, ancak kapların kullanımının güvensiz olacağı noktaya kadar değil”.
Ancak bu kompozitlerin kullanım ömürlerinin sonunda bertaraf edildiğinde kompostlama için gereken standart gereklilikleri karşılaması önemlidir ve ABM Composite bu standartları karşıladığını kanıtlamak için bir dizi test gerçekleştirmiştir. “ISO standartlarına göre (endüstriyel kompostlama için) biyolojik bozunmanın 6 ay, ayrışmanın ise 3 ay/90 gün içerisinde gerçekleşmesi gerekiyor”. Rosling şöyle diyor: "Ayrıştırma, test örneğini/ürünü biyokütleye veya gübreye yerleştirmek anlamına gelir. 90 gün sonra teknisyen biyokütleyi bir elek kullanarak inceler. 12 hafta sonunda ürünün en az yüzde 90'ının 2 mm x 2 mm'lik elekten geçebilmesi gerekiyor".
Biyolojik bozunma, işlenmemiş malzemenin toz haline getirilmesi ve 90 gün sonra salınan toplam CO2 miktarının ölçülmesiyle belirlenir. Bu, kompostlama prosesindeki karbon içeriğinin ne kadarının suya, biyokütleye ve CO2'ye dönüştürüldüğünü değerlendirir. “Endüstriyel kompostlama testini geçmek için, kompostlaştırma sürecinden elde edilen teorik yüzde 100 CO2'nin yüzde 90'ına ulaşılmalıdır (karbon içeriğine dayalı olarak)”.
Rosling, ABM Composite'in ayrışma ve biyolojik bozunma gereksinimlerini karşıladığını ve testlerin, X4 cam elyafının eklenmesinin, örneğin takviyesiz PLA karışımı için yalnızca %78 olan biyolojik bozunabilirliği iyileştirdiğini gösterdiğini söylüyor (yukarıdaki tabloya bakın). Şöyle açıklıyor: "Ancak %30 biyolojik olarak parçalanabilir cam elyaflarımız eklendiğinde biyolojik parçalanma %94'e çıktı, bozunma oranları ise iyi kaldı".
Sonuç olarak, ABM Composite, malzemelerinin EN 13432'ye göre kompostlanabilir olarak sertifikalandırılabileceğini göstermiştir. Malzemelerinin bugüne kadar geçtiği testler arasında, kontrollü kompostlama koşulları altında malzemelerin nihai aerobik biyobozunurluğu için ISO 14855-1, aerobik için ISO 16929 yer almaktadır. kontrollü ayrışma, kimyasal gereklilikler için ISO DIN EN 13432 ve fitotoksisite testi için OECD 208, ISO DIN EN 13432.
Kompostlama sırasında açığa çıkan CO2
Kompostlama sırasında CO2 açığa çıkar, ancak bir kısmı toprakta kalır ve daha sonra bitkiler tarafından kullanılır. Kompostlama, hem endüstriyel bir süreç hem de diğer atık bertaraf alternatiflerine göre daha az CO2 açığa çıkaran kompostlama sonrası bir süreç olarak onlarca yıldır üzerinde çalışılmaktadır ve kompostlaştırma hala çevre dostu ve karbon ayak izini azaltan bir süreç olarak kabul edilmektedir.
Ekotoksisite, kompostlaştırma işlemi sırasında üretilen biyokütlenin ve bu biyokütle ile yetiştirilen bitkilerin test edilmesini içerir. "Bunun amacı, bu ürünleri kompostlaştırmanın büyüyen bitkilere zarar vermemesini sağlamaktır." dedi Rosling. Buna ek olarak ABM Composite, endüstriyel kompostlama için daha kısa bir süreye kıyasla, malzemelerinin evde kompostlaştırma koşulları altında biyolojik bozunma gereksinimlerini karşıladığını, bunun da %90 biyolojik bozunma gerektirdiğini, ancak 12 aylık bir süre boyunca karşıladığını gösterdi.
Endüstriyel uygulamalar, üretim, maliyetler ve gelecekteki büyüme
ABM Composite'in malzemeleri bir dizi ticari uygulamada kullanılıyor ancak gizlilik anlaşmaları nedeniyle daha fazlası açıklanamıyor. Rosling, "Malzemelerimizi bardak, tabak, tabak, çatal bıçak takımı ve yiyecek saklama kapları gibi uygulamalara uyacak şekilde sipariş ediyoruz" diyor ve ekliyor: "Ancak bunlar aynı zamanda kozmetik kaplarda ve büyük ev eşyalarında petrol bazlı plastiklere alternatif olarak da kullanılıyor. Son zamanlarda malzemelerimiz, büyük endüstriyel makine kurulumlarında her 2-12 haftada bir değiştirilmesi gereken bileşenlerin üretiminde kullanılmak üzere seçilmiştir. Bu şirketler, X4 cam elyaf takviyemizi kullanarak bu mekanik parçaların gerekli aşınma direncine sahip olarak yapılabileceğini ve ayrıca kullanımdan sonra kompostlaştırılabileceğini fark ettiler. Bu şirketler yeni çevre ve CO2 emisyon düzenlemelerini karşılama zorluğuyla karşı karşıya olduğundan bu, yakın gelecek için cazip bir çözümdür”.
Rosling şunları ekledi: "İnşaat endüstrisine yönelik yapısal bileşenler yapmak için sürekli elyaflarımızı farklı kumaş ve dokunmamış kumaş türlerinde kullanma konusunda da artan bir ilgi var. Ayrıca biyobozunur elyaflarımızı biyo bazlı ancak biyolojik olarak parçalanamayan PA veya PP ve inert termoset malzemelerle kullanmaya da ilgi görüyoruz”.
Şu anda, X4/5 fiberglas, E-camdan daha pahalıdır, ancak üretim hacimleri de nispeten küçüktür ve ABM Composite, uygulamaları genişletmek ve talebin artmasıyla birlikte 20.000 ton/yıla kadar bir artışı kolaylaştırmak için bir dizi fırsatın peşindedir. bu aynı zamanda maliyetlerin azaltılmasına da yardımcı olabilir. Buna rağmen Rosling, çoğu durumda sürdürülebilirlik ve yeni düzenleme gerekliliklerinin karşılanmasıyla ilgili maliyetlerin tam olarak dikkate alınmadığını söylüyor. Bu arada gezegeni kurtarmanın aciliyeti artıyor. “Toplum zaten daha fazla biyo bazlı ürün için baskı yapıyor.” Şöyle açıklıyor: "Geri dönüşüm teknolojilerini ileriye taşımak için pek çok teşvik var, dünyanın bu konuda daha hızlı hareket etmesi gerekiyor ve bence toplum gelecekte biyo bazlı ürünlere yönelik baskısını yalnızca artıracak".
LCA ve Sürdürülebilirlik Avantajı
Rosling, ABM Composite'in malzemelerinin sera gazı emisyonlarını ve yenilenemeyen enerji kullanımını kilogram başına yüzde 50-60 oranında azalttığını söylüyor. “Ürünlerimiz için ISO 14040 ve ISO 14044'te belirtilen metodolojiye dayalı olarak Çevresel Ayak İzi Veritabanı 2.0'ı, akredite GaBi veri kümesini ve LCA (Yaşam Döngüsü Analizi) hesaplamalarını kullanıyoruz”.
"Şu anda kompozitler yaşam döngülerinin sonuna ulaştığında, kompozit atıkları ve EOL ürünlerini yakmak veya piroliz etmek için çok fazla enerji gerekiyor ve parçalama ve kompostlama cazip bir seçenek ve kesinlikle sunduğumuz temel değer tekliflerinden biri. ve yeni bir geri dönüştürülebilirlik türü sağlıyoruz.” Rosling şöyle diyor: "Fiberglasımız toprakta zaten mevcut olan doğal mineral bileşenlerden yapılıyor. Öyleyse neden EOL kompozit bileşenlerini kompost haline getirmiyorsunuz veya yakıldıktan sonra bozunmayan kompozitlerin liflerini çözüp bunları gübre olarak kullanmıyorsunuz? Bu gerçek küresel ilgiye sahip bir geri dönüşüm seçeneğidir”.
Shanghai Orisen Yeni Malzeme Teknolojisi Co, Ltd
M: +86 18683776368(ayrıca WhatsApp)
Tel:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adres: NO.398 Yeni Yeşil Yol Xinbang Kasabası Songjiang Bölgesi, Şangay
Gönderim zamanı: Mayıs-27-2024