พลาสติกจากไม้ไผ่ชนิดใหม่ที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อทดแทนพลาสติกแบบเดิม

ท่ามกลางการถกเถียงเรื่องการพึ่งพาน้ำมันเพื่อผลิตพลาสติก ทีมนักวิจัยในประเทศจีนได้นำเสนอเนื้อหาที่เปลี่ยนแปลงเกม: พลาสติกไม้ไผ่ประสิทธิภาพสูง ซึ่งมีแนวโน้มที่จะลดขยะและเปิดโอกาสการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมใหม่ๆ

ข้อเสนอนี้ไม่ได้เป็นเพียงความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการธรรมดาๆ แต่ตามที่ตีพิมพ์ใน Nature Communications ระบุว่า ประสิทธิภาพเชิงกลและความร้อนระดับสูงสุด, ถัดจาก การย่อยสลายทางชีวภาพอย่างรวดเร็วและการรีไซเคิลที่มีประสิทธิภาพปัจจัยสำคัญที่ทำให้มีการนำไปใช้จริงในตลาด

มันคืออะไรและทำอย่างไร

พัฒนาโดยมหาวิทยาลัยป่าไม้ภาคตะวันออกเฉียงเหนือ (ฮาร์บิน) นี้ ส่วนที่เป็นวัสดุชีวภาพของ เซลลูโลสจากไม้ไผ่ซึ่งละลายด้วยตัวทำละลายแอลกอฮอล์ที่ไม่เป็นพิษลงสู่ระดับโมเลกุลแล้วจึงจัดตัวใหม่เป็นเครือข่ายที่หนาแน่นและแข็งแรง

ในระหว่างกระบวนการนี้ นักวิทยาศาสตร์จะเหนี่ยวนำให้เกิดการดัดแปลงทางเคมีที่ควบคุมได้ ซึ่งช่วยให้สามารถประกอบโซ่กลับเข้าที่ และทำให้ได้โครงสร้างที่เป็นระเบียบด้วย ลิงค์ที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้น และเมทริกซ์พลาสติกที่มีเสถียรภาพ.

กลยุทธ์ “วิศวกรรมโมเลกุล” นี้ช่วยให้วัสดุสามารถรักษาความสามารถในการแปรรูปได้อย่างกว้างขวาง: เข้ากันได้กับเทคนิคอุตสาหกรรมมาตรฐาน เช่น การฉีด การขึ้นรูป และการกลึง.

ต่างจากคอมโพสิต “ไม้ไผ่” ที่ใช้เส้นใยพืชผสมกับเรซินแบบดั้งเดิม การพัฒนาใหม่ หลีกเลี่ยงพอลิเมอร์ที่มาจากปิโตรเลียม และยังประสบความสำเร็จในการต้านทานได้อย่างน่าทึ่ง

คุณสมบัติ: ความแข็งแกร่งและเสถียรภาพเหนือระดับปกติ

ในการทดสอบเปรียบเทียบกับไบโอพลาสติกที่แพร่หลาย เช่น PLA และพลาสติกเทคนิคที่ใช้กันทั่วไป พบว่าวัสดุไม้ไผ่ ความแข็งแรงแรงดึง 110 MPa และโมดูลัสการดัดเท่ากับ 6,41 GPa

La เสถียรภาพทางความร้อนเกิน 180 °C เกณฑ์ที่ทำให้สามารถทำงานภายใต้สภาวะที่ยากลำบาก ซึ่งไบโอพลาสติกอื่นๆ จะล้มเหลวเนื่องจากการเสียรูปหรือการสูญเสียประสิทธิภาพ

ผลลัพธ์ยังสะท้อนถึงการตอบสนองที่สม่ำเสมอในการทดสอบ ความสามารถในการขึ้นรูปและพฤติกรรมทางเทอร์โมเมคานิคส์พารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับชิ้นส่วนที่จะออกมาถูกต้องตั้งแต่ครั้งแรกบนสายการผลิต

ทีมงานสังเกตว่าในชุดเมตริกที่ประเมิน พลาสติกโมเลกุลของไม้ไผ่ เทียบเท่าหรือเหนือกว่า ไปจนถึงพลาสติกเชิงพาณิชย์และไบโอพลาสติกจำนวนมากในปัจจุบัน

การย่อยสลายทางชีวภาพอย่างรวดเร็วและการรีไซเคิลแบบวงจรปิด

จุดที่แตกต่างอย่างหนึ่งคือการเสื่อมสภาพ: ในดินธรรมชาติ วัสดุจะเป็น สลายตัวหมดภายในเวลาประมาณ 50 วันซึ่งห่างไกลจากระยะเวลา 100 ถึง 1.000 ปีที่พลาสติกปิโตรเคมีอาจต้องใช้

ในเวลาเดียวกันกระบวนการนี้ยังอนุญาตให้ การรีไซเคิลแบบวงจรปิด:หลังจากผ่านกระบวนการแปรรูปแล้ว จะคงความแข็งแรงเดิมไว้ได้ประมาณ 90% ซึ่งเอื้อต่อการนำไปใช้ซ้ำในงานด้านเทคนิค การผสมผสานระหว่างระบบวงจรปิดและความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพนี้ ส่งเสริมให้เกิดเศรษฐกิจหมุนเวียนที่สมจริงยิ่งขึ้น ด้วย สูญเสียทรัพย์สินน้อยลง หลังแต่ละรอบและสิ้นสุดชีวิตที่ควบคุมได้

การปรับพารามิเตอร์การประมวลผลที่อุณหภูมิต่ำช่วยได้ ลดการปล่อยมลพิษที่เกี่ยวข้องให้เหลือน้อยที่สุดโดยไม่ต้องเสียสละคุณภาพพื้นผิวหรือความคลาดเคลื่อนของมิติที่เข้มงวด

การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ในอุตสาหกรรม

เนื่องจากคุณสมบัติเชิงกลและความเสถียรทางความร้อน ไบโอพลาสติกชนิดใหม่จึงสามารถนำมาใช้ได้ การฉีดขึ้นรูป สำหรับส่วนประกอบที่ต้องการความแข็งแกร่งและความทนทาน

ชิ้นส่วนที่เป็นไปได้ ได้แก่ ตัวเรือนอิเล็กทรอนิกส์ ชิ้นส่วนโครงสร้างน้ำหนักเบา บรรจุภัณฑ์ที่สามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้ และส่วนประกอบยานยนต์หรือเฟอร์นิเจอร์ทางเทคนิคบางประเภท ความเข้ากันได้ของเครื่องจักรเปิดโอกาสให้มีการตกแต่งที่แม่นยำและการผลิตระยะสั้นโดยไม่จำเป็นต้องลงทุนสูงในแม่พิมพ์ในช่วงแรก

ตามการวิเคราะห์ทางเทคนิคและเศรษฐศาสตร์ที่รายงานโดยผู้เขียน ต้นทุนการผลิต มีความสามารถในการแข่งขันเมื่อเทียบกับพลาสติกทั่วไปและไบโอพลาสติกที่ครองตลาดอยู่ในปัจจุบัน

วัตถุดิบหมุนเวียนและความพร้อมใช้งาน

ไม้ไผ่เป็นพืชจำพวก การเติบโตอย่างรวดเร็วที่มีรอบการเก็บเกี่ยวสั้นและ ไม่ต้องใช้สารกำจัดศัตรูพืชหรือปุ๋ยซึ่งช่วยลดผลกระทบทางอ้อมต่อภาคเกษตรกรรม

Su ความอุดมสมบูรณ์ในเอเชียและละตินอเมริกาเป็นพื้นฐานสำหรับโมเดลที่มีความยืดหยุ่น และโอกาสอันทรงคุณค่าในระดับท้องถิ่นในเศรษฐกิจชนบทที่เชื่อมโยงกับ การสืบพันธุ์ของไม้ไผ่.

โดยการให้ความสำคัญกับเซลลูโลสที่ไม่ใช่อาหาร การพัฒนานี้ หลีกเลี่ยงการแข่งขันกับพืชผลที่ปลูกไว้เพื่อบริโภคและลดแรงกดดันต่อป่าไม้ ใช้สำหรับเยื่อและกระดาษ ส่งเสริมการปฏิบัติสำหรับ การปลูกไม้ไผ่.

โดยรวมแล้วโครงการนี้เอื้อประโยชน์ต่อ การเปลี่ยนผ่าน ห่างไกลจากวัตถุดิบฟอสซิลและสนับสนุนรูปแบบการผลิตแบบหมุนเวียน สอดคล้องกับกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดยิ่งขึ้น

ขั้นตอนทางเทคนิคที่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

ผู้เขียนเน้นย้ำว่าการพึ่งพาพลาสติกปิโตรเคมีทำให้เกิดวิกฤตขยะ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้อง ทางเลือกแบบประสิทธิภาพสูงและแบบหมุนเวียน ที่ไม่เสียสละผลประโยชน์

จากหลักฐานที่แสดงให้เห็นในห้องปฏิบัติการและการทดสอบกระบวนการ พลาสติกจากไม้ไผ่จึงกลายมาเป็นที่นิยม ผู้สมัครที่จับต้องได้ สำหรับการใช้งานที่ต้องการ ABS, โพลีโพรพิลีน หรือโพลีสไตรีนทนแรงกระแทกสูงในปัจจุบัน.

ความสามารถในการย่อยสลายอย่างรวดเร็วในดินและในเวลาเดียวกันสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดความเสี่ยงของการสะสมของ ไมโครพลาสติกและขยะมหภาค ในหลุมฝังกลบและระบบนิเวศ

การตรวจสอบและปรับสูตรในระดับอุตสาหกรรมสำหรับการใช้งานเฉพาะยังคงต้องดำเนินการ แต่พื้นฐานทางวิทยาศาสตร์และกระบวนการได้แสดงให้เห็นแล้ว วุฒิภาวะเพียงพอ เพื่อดึงดูดผู้ผลิต

เมื่อพิจารณาจากข้อมูล ไบโอแมทีเรียลจากพืชนี้ผสมผสานประสิทธิภาพทางเทคนิค ความเป็นวงจร และการเข้าถึงวัตถุดิบหมุนเวียน ทำให้ ทางเลือกที่มั่นคงในการทดแทนพลาสติกแบบเดิมบางส่วน และมุ่งสู่การผลิตที่สะอาดยิ่งขึ้น