Егер шыны талшықпен күшейтілген полимерлі (GFRP) композиттерді пайдалы қызмет ету мерзімі аяқталғаннан кейін компосттауға болатын болса, салмақты азайту, беріктік пен қаттылық, коррозияға төзімділік және ұзақ мерзімділік сияқты ондаған жылдар бойы дәлелденген артықшылықтармен қатар не болар еді? Қысқасы, ABM Composite технологиясының тартымдылығы осында.
Биоактивті шыны, жоғары беріктіктегі талшықтар
2014 жылы құрылған Arctic Biomaterials Oy (Тампере, Финляндия) компаниясы биоактивті шыныдан жасалған биологиялық ыдырайтын шыны талшықты жасап шығарды, оны ABM Composite компаниясының ғылыми-зерттеу және тәжірибелік-конструкторлық жұмыстар жөніндегі директоры Ари Рослинг «1960 жылдары жасалған, әйнектің физиологиялық жағдайларда ыдырауына мүмкіндік беретін арнайы формула» деп сипаттайды. Денеге енгізілген кезде әйнек өзінің құрамындағы минералды тұздарға ыдырап, натрий, магний, фосфаттар және т.б. бөлініп шығады, осылайша сүйек өсуін ынталандыратын жағдай туғызады».
«Оның ұқсас қасиеттері бар»сілтісіз шыны талшық (электронды шыны).» Рослинг былай деді: «Бірақ бұл биоактивті әйнекті өндіру және талшықтарға айналдыру қиын, және осы уақытқа дейін ол тек ұнтақ немесе шпатлевка ретінде қолданылып келді. Біздің білуімізше, ABM Composite одан өнеркәсіптік ауқымда жоғары беріктіктегі шыны талшықтарын жасаған алғашқы компания болды, және біз қазір осы ArcBiox X4/5 шыны талшықтарын биологиялық ыдырайтын полимерлерді қоса алғанда, әртүрлі пластмасса түрлерін нығайту үшін пайдаланып жатырмыз».
Медициналық имплантаттар
Финляндияның Хельсинки қаласынан екі сағаттық солтүстікте орналасқан Тампере аймағы 1980 жылдардан бері медициналық қолдануға арналған бионегізделген биологиялық ыдырайтын полимерлердің орталығы болып келеді. Рослинг былай деп сипаттайды: «Осы материалдардан жасалған алғашқы коммерциялық қолжетімді имплантаттардың бірі Тампереде шығарылды, және ABM Composite компаниясы осылай басталды! Қазір ол біздің медициналық бизнес бөлімшеміз».
«Импланттарға арналған көптеген биологиялық ыдырайтын, биосіңірілетін полимерлер бар», - деп жалғастырады ол, «бірақ олардың механикалық қасиеттері табиғи сүйектен алыс. Біз имплантқа табиғи сүйекпен бірдей беріктік беру үшін осы биологиялық ыдырайтын полимерлерді жақсарта алдық». Рослинг медициналық сапалы ArcBiox шыны талшықтары ABM қосылған кезде биологиялық ыдырайтын PLLA полимерлерінің механикалық қасиеттерін 200%-дан 500%-ға дейін жақсарта алатынын атап өтті.
Нәтижесінде, ABM Composite имплантаттары күшейтілмеген полимерлерден жасалған имплантаттарға қарағанда жоғары өнімділікті ұсынады, сонымен қатар биосіңіргіш болып табылады және сүйектің пайда болуы мен өсуіне ықпал етеді. ABM Composite сонымен қатар талшықтардың оңтайлы бағдарын қамтамасыз ету үшін талшықтарды/жіптерді орналастырудың автоматтандырылған әдістерін пайдаланады, соның ішінде имплантаттың бүкіл ұзындығы бойынша талшықтарды төсеу, сондай-ақ әлеуетті әлсіз жерлерге қосымша талшықтарды орналастыру.
Тұрмыстық және техникалық қолданыстар
ABM Composite компаниясының медициналық бизнес бөлімшесі өсіп келе жатқандықтан, ол бионегізделген және биологиялық ыдырайтын полимерлерді ас үй ыдыстары, ас құралдары және басқа да тұрмыстық заттар үшін де пайдалануға болатынын мойындайды. «Бұл биологиялық ыдырайтын полимерлердің әдетте мұнай негізіндегі пластмассалармен салыстырғанда механикалық қасиеттері нашар». Рослинг былай деді: «Бірақ біз бұл материалдарды биологиялық ыдырайтын шыны талшықтарымызбен нығайта аламыз, бұл оларды кең ауқымды техникалық қолданбалар үшін қазба негізіндегі коммерциялық пластмассаларға жақсы балама етеді».
Нәтижесінде, ABM Composite компаниясы қазіргі уақытта 60 адамды жұмыспен қамтитын техникалық бизнес бөлімшесін кеңейтті. «Біз қызмет ету мерзімінің аяқталуына (EOL) тұрақты шешімдер ұсынамыз». Рослинг былай дейді: «Біздің құнды ұсынысымыз - бұл биологиялық ыдырайтын композиттерді топыраққа айналатын өнеркәсіптік компосттау операцияларына орналастыру». Дәстүрлі электронды әйнек инертті және бұл компосттау қондырғыларында ыдырамайды.
ArcBiox талшықты композиттер
ABM Composite компаниясы композиттік қолданбаларға арналған ArcBiox X4/5 шыны талшықтарының әртүрлі түрлерін жасап шығарды,қысқа кесілген талшықтаржәне инъекциялық қалыптау қосылыстарыүздіксіз талшықтартоқыма және пультрузиялық қалыптау сияқты процестерге арналған. ArcBiox BSGF сериясы биологиялық ыдырайтын шыны талшықтарын биологиялық негіздегі полиэфир шайырларымен біріктіреді және жалпы технологиялық кластарда және тамақ өнімдерімен жанасатын қолданбаларда қолдануға мақұлданған ArcBiox 5 кластарында қолжетімді.
ABM Composite сонымен қатар полилактикалық қышқыл (PLA), PLLA және полибутилен сукцинаты (PBS) сияқты әртүрлі биологиялық ыдырайтын және биологиялық негіздегі полимерлерді зерттеді. Төмендегі диаграммада X4/5 шыны талшықтарының полипропилен (PP) және тіпті полиамид 6 (PA6) сияқты стандартты шыны талшықпен күшейтілген полимерлермен бәсекелесу үшін өнімділікті қалай жақсарта алатыны көрсетілген.
ABM Composite сонымен қатар полилактикалық қышқыл (PLA), PLLA және полибутилен сукцинаты (PBS) сияқты әртүрлі биологиялық ыдырайтын және биологиялық негіздегі полимерлерді зерттеді. Төмендегі диаграммада X4/5 шыны талшықтарының полипропилен (PP) және тіпті полиамид 6 (PA6) сияқты стандартты шыны талшықпен күшейтілген полимерлермен бәсекелесу үшін өнімділікті қалай жақсарта алатыны көрсетілген.
Беріктік және компостқа төзімділік
Егер бұл композиттер биологиялық ыдырайтын болса, олар қанша уақытқа шыдайды? «Біздің X4/5 шыны талшықтарымыз қант сияқты бес минутта немесе бір түнде ерімейді, және олардың қасиеттері уақыт өте келе нашарласа да, ол соншалықты байқалмайды». Рослинг былай дейді: «Тиімді ыдырау үшін бізге in vivo немесе өнеркәсіптік компост үйінділерінде кездесетіндей ұзақ уақыт бойы жоғары температура мен ылғалдылық қажет. Мысалы, біз ArcBiox BSGF материалынан жасалған кеселер мен ыдыстарды сынақтан өткіздік, және олар функционалдығын жоғалтпай 200 ыдыс жуу цикліне төтеп бере алады. Механикалық қасиеттердің біршама нашарлауы бар, бірақ кеселерді пайдалану қауіпсіз емес деңгейге дейін емес».
Дегенмен, бұл композиттердің пайдалы қызмет ету мерзімі аяқталғаннан кейін жойылған кезде, олар компосттау үшін қажетті стандартты талаптарға сай болуы маңызды, және ABM Composite компаниясы осы стандарттарға сәйкес келетінін дәлелдеу үшін бірқатар сынақтар жүргізді. «ИСО стандарттарына сәйкес (өнеркәсіптік компосттау үшін), биоыдырау 6 ай ішінде, ал ыдырау 3 ай/90 күн ішінде жүруі керек». Рослинг былай дейді: «Ыдырау дегеніміз - сынақ үлгісін/өнімді биомассаға немесе компостқа салу. 90 күннен кейін техник биомассаны елек арқылы тексереді. 12 аптадан кейін өнімнің кем дегенде 90 пайызы 2 мм × 2 мм електен өте алуы керек».
Биоыдырау таза материалды ұнтаққа айналдыру және 90 күннен кейін бөлінетін CO2 жалпы мөлшерін өлшеу арқылы анықталады. Бұл компосттау процесіндегі көміртегі құрамының қаншалықты суға, биомассаға және CO2-ге айналатынын бағалайды. «Өнеркәсіптік компосттау сынағынан өту үшін компосттау процесінен алынған теориялық 100 пайыздық CO2-нің 90 пайызына қол жеткізу керек (көміртегі құрамына негізделген)».
Рослингтің айтуынша, ABM Composite ыдырау және биоыдырау талаптарына сай келді, ал сынақтар оның X4 шыны талшығын қосу биоыдырауды жақсартатынын көрсетті (жоғарыдағы кестені қараңыз), мысалы, күшейтілмеген PLA қоспасы үшін бұл тек 78% құрайды. Ол былай деп түсіндіреді: «Дегенмен, біздің 30% биоыдырайтын шыны талшықтарымыз қосылған кезде биоыдырау 94%-ға дейін өсті, ал ыдырау деңгейі жақсы болып қалды».
Нәтижесінде, ABM Composite өз материалдарының EN 13432 стандартына сәйкес компосттауға жарамды екенін көрсетті. Бүгінгі күнге дейін оның материалдарынан өткен сынақтарға бақыланатын компосттау жағдайындағы материалдардың соңғы аэробты биоыдырауы үшін ISO 14855-1, аэробты бақыланатын ыдырауы үшін ISO 16929, химиялық талаптар үшін ISO DIN EN 13432 және фитоуыттылықты сынау үшін OECD 208, ISO DIN EN 13432 кіреді.
Компосттау кезінде бөлінетін CO2
Компосттау кезінде CO2 шынымен де бөлінеді, бірақ оның бір бөлігі топырақта қалады және өсімдіктер пайдаланады. Компосттау ондаған жылдар бойы өнеркәсіптік процесс ретінде де, басқа қалдықтарды жою баламаларына қарағанда аз CO2 бөлетін компосттаудан кейінгі процесс ретінде де зерттеліп келеді, ал компосттау әлі де экологиялық таза және көміртегі ізін азайтатын процесс болып саналады.
Экоуыттылық компосттау процесінде алынған биомассаны және осы биомассамен өсірілген өсімдіктерді тексеруді қамтиды. «Бұл өнімдерді компосттау өсіп келе жатқан өсімдіктерге зиян келтірмейтініне көз жеткізу үшін», - деді Рослинг. Сонымен қатар, ABM Composite компаниясы өз материалдарының үйдегі компосттау жағдайларында биоыдырау талаптарына сай келетінін көрсетті, бұл да 90% биоыдырауды қажет етеді, бірақ өнеркәсіптік компосттау үшін қысқа мерзіммен салыстырғанда 12 айлық кезең ішінде.
Өнеркәсіптік қолданыстар, өндіріс, шығындар және болашақ өсу
ABM Composite материалдары бірқатар коммерциялық қолданыстарда қолданылады, бірақ құпиялылық туралы келісімдерге байланысты көбірек ақпарат жарияланбайды. «Біз материалдарымызды кеселер, тәрелкелер, тарелкалар, ас құралдары және азық-түлік сақтауға арналған контейнерлер сияқты қолданыстарға сәйкес тапсырыс береміз», - дейді Рослинг, «бірақ олар косметикалық контейнерлер мен үлкен тұрмыстық заттардағы мұнай негізіндегі пластиктерге балама ретінде де қолданылады. Жақында біздің материалдарымыз әрбір 2-12 апта сайын ауыстырылуы қажет ірі өнеркәсіптік машина жасау қондырғыларындағы компоненттерді өндіру үшін таңдалды. Бұл компаниялар біздің X4 шыны талшықты арматурамызды пайдалану арқылы бұл механикалық бөлшектерді қажетті тозуға төзімділікпен жасауға болатынын және қолданғаннан кейін компосттауға болатынын мойындады. Бұл компаниялар қоршаған ортаны қорғау және CO2 шығарындылары туралы жаңа ережелерді сақтау міндетіне тап болғандықтан, бұл жақын болашақ үшін тартымды шешім».
Рослинг былай деп қосты: «Сондай-ақ, құрылыс индустриясына арналған құрылымдық компоненттерді жасау үшін әртүрлі маталар мен тоқылмаған материалдарда біздің үздіксіз талшықтарымызды пайдалануға деген қызығушылық артып келеді. Біз сондай-ақ биологиялық ыдырайтын талшықтарымызды биологиялық негіздегі, бірақ биологиялық ыдырамайтын PA немесе PP және инертті термосет материалдарымен пайдалануға қызығушылық танытып отырмыз».
Қазіргі уақытта X4/5 шыны талшығы электронды шыны талшыққа қарағанда қымбатырақ, бірақ өндіріс көлемі де салыстырмалы түрде аз, және ABM Composite сұраныс өскен сайын қолдану аясын кеңейту және жылына 20 000 тоннаға дейін жеткізу үшін бірқатар мүмкіндіктерді қарастыруда, бұл шығындарды азайтуға да көмектеседі. Соған қарамастан, Рослинг көптеген жағдайларда тұрақтылық пен жаңа реттеуші талаптарды орындаумен байланысты шығындар толық ескерілмегенін айтады. Сонымен қатар, планетаны құтқарудың өзектілігі артып келеді. «Қоғам қазірдің өзінде бионегізделген өнімдерді көбірек енгізуді талап етуде». Ол былай деп түсіндіреді: «Қайта өңдеу технологияларын алға жылжыту үшін көптеген ынталандырулар бар, әлем бұл бағытта жылдамырақ жылжуы керек және менің ойымша, қоғам болашақта бионегізделген өнімдерге деген ұмтылысын тек арттырады».
LCA және тұрақтылықтың артықшылығы
Рослингтің айтуынша, ABM Composite материалдары парниктік газдар шығарындыларын және жаңартылмайтын энергияны пайдалануды килограмға 50-60 пайызға азайтады. «Біз өнімдеріміз үшін ISO 14040 және ISO 14044 стандарттарында көрсетілген әдіснамаға негізделген Environmental Footprint Database 2.0 және LCA (Life Cycle Analysis) есептеулерін пайдаланамыз.
«Қазіргі уақытта композиттік материалдардың өмірлік циклі аяқталған кезде, композиттік қалдықтар мен EOL өнімдерін жағу немесе пиролиздеу үшін көп энергия қажет, ал ұсақтау және компосттау тартымды нұсқа болып табылады және бұл біз ұсынатын негізгі құндылық ұсыныстарының бірі және біз қайта өңдеудің жаңа түрін ұсынамыз». Рослинг былай дейді: «Біздің шыны талшықты материалдарымыз топырақта бұрыннан бар табиғи минералды компоненттерден жасалған. Ендеше неге EOL композиттік компоненттерін компосттамасқа немесе ыдырамайтын композиттерден талшықтарды жағудан кейін ерітіп, оларды тыңайтқыш ретінде пайдаланбасқа? Бұл нағыз әлемдік қызығушылық тудыратын қайта өңдеу нұсқасы».
Шанхай Orisen New Material Technology Co., Ltd.
M: +86 18683776368 (сонымен қатар WhatsApp)
Т:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Мекенжайы: Шанхай, Сунцзян ауданы, Синьбанг қаласы, Жаңа Жасыл жол, №398
Жарияланған уақыты: 2024 жылғы 27 мамыр