È s'è i cumposti di polimeri rinforzati cù fibre di vetru (GFRP) pudessinu esse cumposti à a fine di a so vita utile, in più di decennii di benefici pruvati di riduzione di pesu, forza è rigidità, resistenza à a corrosione è durabilità ? Questu, in poche parole, hè l'attrazione di a tecnulugia di ABM Composite.
Vetru bioattivu, fibre d'alta resistenza
Fundata in u 2014, Arctic Biomaterials Oy (Tampere, Finlandia) hà sviluppatu una fibra di vetru biodegradabile fatta da u cusì dettu vetru bioattivu, chì Ari Rosling, direttore di R&S in ABM Composite, descrive cum'è "una formulazione speciale sviluppata in l'anni 1960 chì permette à u vetru di degradà si in cundizioni fisiologiche. Quandu hè introduttu in u corpu, u vetru si rompe in i so sali minerali custituenti, liberendu sodiu, magnesiu, fosfati, ecc., Creendu cusì una cundizione chì stimula a crescita ossea".
"Hà proprietà simili àfibra di vetru senza alcali (vetru E)". Rosling hà dettu: "Ma questu vetru bioattivu hè difficiule da fabricà è da tirà in fibre, è finu à avà hè statu adupratu solu cum'è polvere o stucco. Per ciò chì sapemu, ABM Composite hè stata a prima cumpagnia à fà fibre di vetru d'alta resistenza da questu à scala industriale, è avà usemu queste fibre di vetru ArcBiox X4/5 per rinfurzà diversi tipi di plastica, cumpresi i polimeri biodegradabili ".
Impianti medichi
A regione di Tampere, à duie ore à u nordu di Helsinki, in Finlandia, hè stata un centru di polimeri biodegradabili à basa biologica per applicazioni mediche dapoi l'anni 1980. Rosling descrive: "Unu di i primi impianti dispunibili cummercialmente fatti cù questi materiali hè statu pruduttu in Tampere, è hè cusì chì ABM Composite hà cuminciatu! chì hè avà a nostra unità cummerciale medica".
«Ci sò parechji polimeri biodegradabili è bioassorbibili per l'implanti.» Cuntinua, «ma e so proprietà meccaniche sò luntanu da l'ossu naturale. Simu stati capaci di migliurà questi polimeri biodegradabili per dà à l'implantu a stessa forza di l'ossu naturale». Rosling hà nutatu chì e fibre di vetru ArcBiox di qualità medica cù l'aghjunta di ABM ponu migliurà e proprietà meccaniche di i polimeri PLLA biodegradabili da 200% à 500%.
Cusì, l'implanti di ABM Composite offrenu prestazioni più elevate cà l'implanti fatti cù polimeri senza rinforzu, essendu ancu bioassorbibili è prumovendu a furmazione è a crescita ossea. ABM Composite usa ancu tecniche automatizate di piazzamentu di fibre / filamenti per assicurà un orientamentu ottimale di e fibre, cumprese a pusizione di fibre longu à tutta a lunghezza di l'implantu, è ancu u piazzamentu di fibre supplementari in punti potenzialmente debuli.
Applicazioni domestiche è tecniche
Cù a so unità cummerciale medica in crescita, ABM Composite ricunnosce chì i polimeri biodegradabili è à basa biologica ponu ancu esse aduprati per utensili di cucina, posate è altri articuli di casa. "Questi polimeri biodegradabili anu tipicamente proprietà meccaniche scadenti paragunate à i plastichi à base di petroliu". Rosling hà dettu: "Ma pudemu rinfurzà questi materiali cù e nostre fibre di vetru biodegradabili, rendenduli praticamente una bona alternativa à i plastichi cummerciali à base di fossili per una vasta gamma di applicazioni tecniche".
Cusì, ABM Composite hà aumentatu a so unità cummerciale tecnica, chì impiega avà 60 persone. "Offremu suluzioni di fine vita (EOL) più sustenibili". Rosling dice: "A nostra pruposta di valore hè di mette questi cumposti biodegradabili in operazioni di compostaggio industriale induve si trasformanu in terra". U vetru E tradiziunale hè inerte è ùn si degrada micca in queste strutture di compostaggio.
Cumposti di Fibre ArcBiox
ABM Composite hà sviluppatu diverse forme di fibre di vetru ArcBiox X4/5 per applicazioni cumposite, dafibre tagliate corteè cumposti di stampaggio à iniezione perfibre continueper prucessi cum'è u stampaggio tessile è di pultrusione. A gamma ArcBiox BSGF combina fibre di vetru biodegradabili cù resine di poliestere à basa biologica è hè dispunibule in gradi di tecnulugia generale è gradi ArcBiox 5 appruvati per l'usu in applicazioni di cuntattu cù l'alimentu.
ABM Composite hà ancu studiatu una varietà di polimeri biodegradabili è à basa biologica, cumpresi l'acidu polilatticu (PLA), u PLLA è u succinatu di polibutilene (PBS). U diagrama quì sottu mostra cumu e fibre di vetru X4/5 ponu migliurà e prestazioni per cumpete cù i polimeri standard rinforzati cù fibra di vetru cum'è u polipropilene (PP) è ancu a poliammide 6 (PA6).
ABM Composite hà ancu studiatu una varietà di polimeri biodegradabili è à basa biologica, cumpresi l'acidu polilatticu (PLA), u PLLA è u succinatu di polibutilene (PBS). U diagrama quì sottu mostra cumu e fibre di vetru X4/5 ponu migliurà e prestazioni per cumpete cù i polimeri standard rinforzati cù fibra di vetru cum'è u polipropilene (PP) è ancu a poliammide 6 (PA6).
Durabilità è Cumpostabilità
Sè sti cumposti sò biodegradabili, quantu tempu dureranu ? "E nostre fibre di vetru X4/5 ùn si dissolvenu micca in cinque minuti o durante a notte cum'è u zuccheru, è mentre e so proprietà si degradanu cù u tempu, ùn serà micca cusì percepibile". Dice Rosling: "Per degradà efficacemente, avemu bisognu di temperature è umidità elevate per longhi periodi di tempu, cum'è si trova in vivo o in pile di compost industriale. Per esempiu, avemu testatu tazze è ciotole fatte cù u nostru materiale ArcBiox BSGF, è puderanu suppurtà finu à 200 cicli di lavaggio senza perde funzionalità. Ci hè una certa degradazione di e proprietà meccaniche, ma micca à u puntu induve e tazze ùn sò micca sicure da aduprà".
Tuttavia, hè impurtante chì quandu sti cumposti sò smaltiti à a fine di a so vita utile, rispondanu à i requisiti standard necessarii per u compostu, è ABM Composite hà realizatu una seria di testi per dimustrà chì risponde à sti standard. "Sicondu i standard ISO (per u compostu industriale), a biodegradazione deve accade in 6 mesi è a decomposizione in 3 mesi / 90 ghjorni". Rosling dice: "A decomposizione significa mette u campione / pruduttu di prova in a biomassa o u compost. Dopu à 90 ghjorni, u tecnicu esamina a biomassa cù un setacciu. Dopu à 12 settimane, almenu u 90 per centu di u pruduttu deve esse capace di passà per un setacciu di 2 mm × 2 mm".
A biodegradazione hè determinata macinendu u materiale vergine in polvere è misurendu a quantità tutale di CO2 liberata dopu à 90 ghjorni. Questu valuta quantu di u cuntenutu di carbone di u prucessu di cumpostaggio hè cunvertitu in acqua, biomassa è CO2. "Per passà a prova di cumpostaggio industriale, deve esse ottenutu u 90% di u 100% teoricu di CO2 da u prucessu di cumpostaggio (basatu annantu à u cuntenutu di carbone)".
Rosling dice chì ABM Composite hà rispettatu i requisiti di decomposizione è biodegradazione, è i testi anu dimustratu chì l'aghjunta di a so fibra di vetru X4 migliora in realtà a biodegradabilità (vede a tabella sopra), chì hè solu di 78% per una miscela di PLA senza rinforzu, per esempiu. Spiega: "Tuttavia, quandu e nostre fibre di vetru biodegradabili à 30% sò state aghjunte, a biodegradazione hè aumentata à 94%, mentre chì i tassi di degradazione sò rimasti boni".
Cusì, ABM Composite hà dimustratu chì i so materiali ponu esse certificati cum'è compostabili secondu a norma EN 13432. I testi chì i so materiali anu passatu finu à oghje includenu ISO 14855-1 per a biodegradabilità aerobica finale di i materiali in cundizioni di compostaggio cuntrullate, ISO 16929 per a decomposizione aerobica cuntrullata, ISO DIN EN 13432 per i requisiti chimichi, è OECD 208 per i testi di fitotossicità, ISO DIN EN 13432.
CO2 liberatu durante u compostaggio
Durante u cumpostu, u CO2 hè in effetti liberatu, ma una parte ferma in u terrenu è hè poi aduprata da e piante. U cumpostu hè statu studiatu per decennii, sia cum'è prucessu industriale sia cum'è prucessu post-cumpostu chì libera menu CO2 cà altre alternative di smaltimentu di i rifiuti, è u cumpostu hè sempre cunsideratu un prucessu rispettuosu di l'ambiente è chì riduce l'impronta di carbone.
L'ecotossicità implica a prova di a biomassa prodotta durante u prucessu di cumpostaggio è di e piante cultivate cù sta biomassa. "Questu hè per assicurà chì u cumpostaggio di sti prudutti ùn danneghja micca e piante in crescita", hà dettu Rosling. Inoltre, ABM Composite hà dimustratu chì i so materiali rispondenu à i requisiti di biodegradazione in cundizioni di cumpostaggio domesticu, chì richiedenu ancu una biodegradazione di u 90%, ma in un periodu di 12 mesi, paragunatu à un periodu più cortu per u cumpostaggio industriale.
Applicazioni industriali, pruduzzione, costi è crescita futura
I materiali di ABM Composite sò aduprati in parechje applicazioni cummerciali, ma ùn si pò micca divulgà di più per via di accordi di cunfidenzialità. "Ordinemu i nostri materiali per adattassi à applicazioni cum'è tazze, piattini, piatti, posate è contenitori per a conservazione di l'alimentu", dice Rosling, "ma sò ancu aduprati cum'è alternativa à i plastichi à base di petroliu in contenitori cosmetici è grandi articuli di casa. Più recentemente, i nostri materiali sò stati selezziunati per l'usu in a fabricazione di cumpunenti in grandi installazioni di macchine industriali chì devenu esse rimpiazzati ogni 2-12 settimane. Queste cumpagnie anu ricunnisciutu chì aduprendu u nostru rinforzu in fibra di vetru X4, queste parti meccaniche ponu esse fatte cù a resistenza à l'usura necessaria è sò ancu compostabili dopu l'usu. Questa hè una suluzione attraente per u futuru vicinu, postu chì queste cumpagnie affrontanu a sfida di rispettà e nuove normative ambientali è di emissione di CO2".
Rosling hà aghjustatu: "Ci hè ancu un interessu crescente à aduprà e nostre fibre continue in diversi tipi di tessuti è non tessuti per fà cumpunenti strutturali per l'industria di a custruzzione. Videmu ancu interessu à aduprà e nostre fibre biodegradabili cù PA o PP biobasatu ma micca biodegradabile è materiali termoindurenti inerti".
Attualmente, a fibra di vetru X4/5 hè più cara chè u vetru E, ma i volumi di pruduzzione sò ancu relativamente chjuchi, è ABM Composite cerca una quantità di opportunità per allargà l'applicazioni è facilità una crescita à 20.000 tunnellate/annu cù a crescita di a dumanda, ciò chì puderia ancu aiutà à riduce i costi. Eppuru, Rosling dice chì in parechji casi i costi assuciati à u rispettu di a sustenibilità è di i novi requisiti regulatori ùn sò micca stati cumpletamente presi in contu. Intantu, l'urgenza di salvà u pianeta cresce. "A sucietà spinge digià per più prudutti biobasati". Spiega: "Ci sò parechji incentivi per spinghje e tecnulugie di riciclaggio in avanti, u mondu hà bisognu di avanzà più rapidamente in questu è pensu chì a sucietà aumenterà solu a so spinta per i prudutti biobasati in u futuru".
LCA è Vantaghju di Sustenibilità
Rosling dice chì i materiali di ABM Composite riducenu l'emissioni di gas serra è l'usu di energie micca rinnuvevuli di 50-60 per centu per chilogramu. "Utilizemu a basa di dati di l'impronta ambientale 2.0, u dataset GaBi accreditatu, è i calculi LCA (Analisi di u Ciclu di Vita) per i nostri prudutti basati nantu à a metodologia descritta in ISO 14040 è ISO 14044".
«Attualmente, quandu i cumposti ghjunghjenu à a fine di u so ciclu di vita, ci vole assai energia per incinerà o pirolizà i rifiuti cumposti è i prudutti EOL, è a triturazione è u compostaggio sò una opzione attraente, è hè sicuramente una di e pruposte di valore chjave chì offremu, è furnimu un novu tipu di riciclabilità.» Rosling dice: «A nostra fibra di vetru hè fatta da cumpunenti minerali naturali chì sò digià presenti in u terrenu. Allora perchè ùn compostà micca i cumpunenti cumposti EOL, o dissolve fibre da cumposti non degradabili dopu l'incenerazione è aduprà cum'è fertilizante? Questa hè una opzione di riciclaggio di veru interessu mundiale».
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Data di publicazione: 27 di maghju di u 2024