Το νέο πλαστικό από μπαμπού που στοχεύει να αντικαταστήσει το συμβατικό πλαστικό

Εν μέσω της συζήτησης για την εξάρτηση από το πετρέλαιο για την κατασκευή πλαστικών, Μια ομάδα ερευνητών στην Κίνα παρουσίασε ένα πρωτοποριακό υλικό: ένα πλαστικό μπαμπού υψηλής απόδοσης η οποία υπόσχεται να μειώσει τα απόβλητα και να ανοίξει νέους δρόμους για νέες βιομηχανικές εφαρμογές.

Η πρόταση δεν έρχεται ως απλή εργαστηριακή περιέργεια. Σύμφωνα με τη δημοσίευσή της στο Nature Communications, προσφέρει κορυφαία μηχανική και θερμική απόδοση, δίπλα στο επιταχυνόμενη βιοαποικοδόμηση και αποτελεσματική ανακύκλωση, βασικοί παράγοντες για την πραγματική υιοθέτησή του στην αγορά.

Τι είναι και πώς παρασκευάζεται

Αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο Βορειοανατολικών Δασών (Χάρμπιν), αυτό βιοϋλικό μέρος του κυτταρίνη από μπαμπού, το οποίο διαλύεται με μη τοξικούς αλκοολικούς διαλύτες μέχρι το μοριακό επίπεδο και στη συνέχεια αναδιοργανώνεται σε ένα πυκνό, ισχυρό δίκτυο.

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, οι επιστήμονες προκαλούν ελεγχόμενες χημικές τροποποιήσεις που διευκολύνουν την επανασυναρμολόγηση των αλυσίδων, επιτυγχάνοντας μια οργανωμένη δομή με πιο ισχυροί σύνδεσμοι και μια σταθερή πλαστική μήτρα.

Αυτή η στρατηγική «μοριακής μηχανικής» επιτρέπει στο υλικό να διατηρεί ευρεία επεξεργασιμότητα: Είναι συμβατό με τυπικές βιομηχανικές τεχνικές όπως έγχυση, χύτευση και κατεργασία.

Σε αντίθεση με τα σύνθετα υλικά «μπαμπού» που βασίζονται στην ανάμειξη φυτικών ινών με παραδοσιακές ρητίνες, η νέα ανάπτυξη αποφύγετε τα πολυμερή που προέρχονται από το πετρέλαιο και όμως επιτυγχάνει αξιοσημείωτη αντίσταση.

Ιδιότητες: αντοχή και σταθερότητα πάνω από το κανονικό

Σε συγκριτικές δοκιμές με ευρέως διαδεδομένα βιοπλαστικά, όπως το PLA, και με κοινώς χρησιμοποιούμενα τεχνικά πλαστικά, το υλικό από μπαμπού απέδειξε αντοχή σε εφελκυσμό 110 MPa και μέτρο κάμψης 6,41 GPa.

La η θερμική σταθερότητα υπερβαίνει τους 180 °C, ένα όριο που του επιτρέπει να αποδίδει υπό απαιτητικές συνθήκες όπου άλλα βιοπλαστικά αποτυγχάνουν λόγω παραμόρφωσης ή απώλειας απόδοσης.

Τα αποτελέσματα αντικατοπτρίζουν επίσης μια συνεπή απόκριση σε δοκιμές χυτευσιμότητα και θερμομηχανική συμπεριφορά, ζωτικές παράμετροι για να αποδειχθεί σωστό ένα εξάρτημα με την πρώτη φορά στις γραμμές παραγωγής.

Η ομάδα σημειώνει ότι σε όλο το σύνολο των μετρήσεων που αξιολογήθηκαν, το μοριακό πλαστικό από μπαμπού ισοφάρισε ή ξεπέρασε σε πολλά τρέχοντα εμπορικά πλαστικά και βιοπλαστικά.

Ταχεία βιοαποικοδόμηση και ανακύκλωση κλειστού βρόχου

Ένα από τα σημεία διαφοροποίησης είναι η υποβάθμισή του: στο φυσικό έδαφος το υλικό είναι αποσυντίθεται πλήρως σε περίπου 50 ημέρες, πολύ μακριά από τα 100 έως 1.000 χρόνια που μπορεί να απαιτούν τα πετροχημικά πλαστικά.

Ταυτόχρονα, η διαδικασία επιτρέπει ανακύκλωση κλειστού κύκλουΜετά την επανεπεξεργασία, διατηρεί περίπου το 90% της αρχικής του αντοχής, γεγονός που ευνοεί την επαναχρησιμοποίησή του σε τεχνικές εφαρμογές. Αυτός ο συνδυασμός κλειστού βρόχου και βιοδιασπασιμότητας συμβάλλει σε μια πιο ρεαλιστική κυκλική οικονομία, με λιγότερη απώλεια περιουσίας μετά από κάθε στροφή και ένα ελεγχόμενο τέλος ζωής.

Η ρύθμιση των παραμέτρων επεξεργασίας σε χαμηλές θερμοκρασίες βοηθάει στην ελαχιστοποίηση των σχετικών εκπομπών, χωρίς να θυσιάζεται η ποιότητα της επιφάνειας ή οι αυστηρές ανοχές διαστάσεων.

Πιθανές εφαρμογές στη βιομηχανία

Λόγω των μηχανικών του μετρήσεων και της θερμικής του σταθερότητας, το νέο βιοπλαστικό θα μπορούσε να εισαχθεί σε χύτευση με έγχυση για εξαρτήματα που απαιτούν ακαμψία και ανθεκτικότητα.

Πιθανά εξαρτήματα περιλαμβάνουν περιβλήματα ηλεκτρονικών, ελαφριά δομικά στοιχεία, επαναχρησιμοποιήσιμη συσκευασία και ορισμένα εξαρτήματα αυτοκινήτων ή τεχνικών επίπλων. Η συμβατότητα με την κατεργασία ανοίγει τον δρόμο για φινίρισμα ακριβείας και μικρές παρτίδες χωρίς την ανάγκη μεγάλων αρχικών επενδύσεων σε καλούπια.

Σύμφωνα με την τεχνικοοικονομική ανάλυση που αναφέρουν οι συγγραφείς, η κόστος παραγωγής Είναι ανταγωνιστικά σε σύγκριση με τα συμβατικά πλαστικά και τα βιοπλαστικά που κυριαρχούν στην αγορά σήμερα.

Ανανεώσιμες πρώτες ύλες και διαθεσιμότητα

Το μπαμπού είναι ένα φυτό ταχεία ανάπτυξη, με σύντομους κύκλους συγκομιδής και ότι δεν απαιτεί φυτοφάρμακα ή λιπάσματα, γεγονός που μειώνει τις παράπλευρες γεωργικές επιπτώσεις.

Su Η αφθονία στην Ασία και τη Λατινική Αμερική προσφέρει μια βάση για ανθεκτικά μοντέλα και ευκαιρίες αξίας σε τοπικό επίπεδο σε αγροτικές οικονομίες που συνδέονται με αναπαραγωγή μπαμπού.

Δίνοντας προτεραιότητα στην μη εδώδιμη κυτταρίνη, αυτή η ανάπτυξη Αποφεύγει τον ανταγωνισμό με καλλιέργειες που προορίζονται για επιτραπέζια χρήση και μειώνει την πίεση στα δάση. χρησιμοποιείται για χαρτοπολτό και χαρτί, προωθώντας πρακτικές για φύτευση μπαμπού.

Συνολικά, το σχέδιο ευνοεί την μετάβαση μακριά από ορυκτές πρώτες ύλες και υποστηρίζει κυκλικά μοντέλα παραγωγής, ευθυγραμμισμένα με αυστηρότερους περιβαλλοντικούς κανονισμούς.

Ένα τεχνικό βήμα με περιβαλλοντικές επιπτώσεις

Οι συγγραφείς τονίζουν ότι η εξάρτηση από τα πετροχημικά πλαστικά έχει οδηγήσει σε κρίση αποβλήτων, επομένως υπάρχει ανάγκη για υψηλής απόδοσης και κυκλικές εναλλακτικές λύσεις ότι δεν θυσιάζουν οφέλη.

Με τα στοιχεία που παρουσιάζονται σε εργαστηριακές και διεργασιακές δοκιμές, το πλαστικό μπαμπού αναδεικνύεται ως απτός υποψήφιος για εφαρμογές όπου προτιμώνται σήμερα το ABS, το πολυπροπυλένιο ή το πολυστυρένιο υψηλής αντοχής.

Η ικανότητα να αποικοδομείται γρήγορα στο έδαφος και, ταυτόχρονα, να ανακυκλώνεται αποτελεσματικά, μειώνει τον κίνδυνο συσσώρευσης μικροπλαστικά και μακροαπόβλητα σε χώρους υγειονομικής ταφής και οικοσυστήματα.

Η επικύρωση και η προσαρμογή των σκευασμάτων σε βιομηχανική κλίμακα για συγκεκριμένες χρήσεις δεν έχουν ακόμη ολοκληρωθεί, αλλά η επιστημονική και η διαδικαστική βάση δείχνουν ήδη επαρκή ωριμότητα για να προσελκύσουν κατασκευαστές.

Λαμβάνοντας υπόψη τα δεδομένα, αυτό το φυτικό βιοϋλικό συνδυάζει την τεχνική απόδοση, την κυκλικότητα και την πρόσβαση σε ανανεώσιμες πρώτες ύλες, καθιστώντας το... μια αξιόπιστη επιλογή για την αντικατάσταση μέρους του συμβατικού πλαστικού και να στραφούμε προς μια καθαρότερη παραγωγή.