Nuo aukštos kokybės sporto įrangos iki atsinaujinančiosios energetikos infrastruktūros – didelė dalis šiandien naudojamų kompozitinių medžiagų vis dar gaminama iš iškastinio kuro. Tačiau ši era gali netrukus baigtis.
Suomijos Oulu universiteto mokslininkai sukūrė naują iš biomasės pagamintų dervų klasę, kuri savo savybėmis atkuria iki šiol plačiai naudotas naftos kilmės medžiagas.
Šios kompozitinės medžiagos įprastoms dervoms nenusileidžia nei tvirtumu, nei kaina, nei pritaikymo galimybėmis pramonėje. Negana to, viena poliesterio rūšis parodė net iki 76 procentų didesnį tempiamąjį stiprį.
„Iš biomasės pagaminta poliesterio derva, kurią sukūrėme, pasižymi iki 76 procentų didesniu tempiamuoju stipriu nei komercinė, iš iškastinio kuro gaminama poliesterio derva“, – teigė doktorantas Mikko Salonen.
Miškų žaliavomis pagrįstos dervos
Poliesterio ir epoksidinės dervos yra vienos svarbiausių medžiagų, plačiai naudojamų įvairiose pramonės šakose.
Poliesterio dervos dažniausiai taikomos stiklo pluošto konstrukcijoms – pavyzdžiui, gaminant valtis ar kemperius. Tuo tarpu epoksidinės dervos vertinamos dėl didelio stiprio, todėl naudojamos aukštos kokybės klijuose, pramoninėse detalėse ir sporto inventoriuje.
Naujajame tyrime komanda sukūrė tvirtas epoksidines ir poliesterio dervas, kurių žaliava – miškų ir žemės ūkio šalutiniai produktai.
Iš esmės pjuvenos, šiaudai ir kitos organinės atliekos, kurios dažnai būtų išmetamos arba sudeginamos, paverčiamos pažangiomis pramoninėmis medžiagomis.
Naujoji medžiaga pasižymi iki 76 procentų didesniu tempiamuoju stipriu nei šiuo metu rinkoje dominuojančios iškastinio kuro pagrindu gaminamos dervos.
Medžiagotyroje gana retai pasitaiko, kad ekologiškesnė alternatyva ne tik pasiektų, bet ir pranoktų tradicinių medžiagų veikimo rodiklius.
Taikydami pažangias apdorojimo technologijas, tyrėjai atvėrė lignoceliuliozinės biomasės – celiuliozės, hemiceliuliozės ir lignino – potencialą. Iš šių komponentų gali būti gaminami svarbūs cheminiai statybiniai elementai, tokie kaip hidroksimetilfurfuralis ir furfuralas.
Toks pokytis leidžia pramonei neapsiriboti vien celiuliozės gamyba, o integruoti miško ir žemės ūkio atliekas į aukštos pridėtinės vertės cheminių medžiagų grandines, kuriant naujus, tvarius bioekonomikos modelius.
„Aukštos kokybės medžiagų ir produktų kūrimas iš biomasės žaliavų atveria didelę galimybę plėsti bioekonomiką“, – pabrėžė vyresnysis mokslo darbuotojas Juha Heiskanen.
Pramoninis mastelis ir perdirbamumas
Šios dervos ne tik atitinka aukštus eksploatacinius standartus, bet ir sprendžia vieną pagrindinių kompozitų sektoriaus problemų – sudėtingą perdirbimą.
Dabartinės kompozitinės medžiagos, ypač dideli vėjo jėgainių sparnai, yra sunkiai išardomos, todėl pasibaigus jų eksploatacijos laikui neretai atsiduria sąvartynuose.
Naujieji biomasės pagrindu sukurti kompozitai nuo pat pradžių kuriami vadovaujantis žiedinės ekonomikos principais.
Šias dervas galima chemiškai suskaidyti ir visiškai pakartotinai panaudoti, taip paverčiant iki šiol iš esmės vienkartinį produktų ciklą uždaru, nuolatiniu naudojimo ratu.
Daugeliui tvarių inovacijų pagrindinė kliūtis yra kaina. Vis dėlto Oulu universiteto komanda teigia, kad šiuo atveju pavyko jos išvengti.
„Biomasės dervų kaina reikšmingai nesiskirs nuo iškastinio kuro pagrindu gaminamų dervų“, – pažymi J. Heiskanen.
Dar vienas svarbus privalumas – gamybos procesą galima pritaikyti esamoms pramoninėms gamybos linijoms. Tai reiškia, kad įmonėms nereikės iš esmės pertvarkyti savo fabrikų, norint naudoti naująją technologiją.
Jau pateikti trys patentų paraiškų prašymai, o tyrėjų komanda ieško pramoninių partnerių, su kuriais būtų galima pradėti bandomąją, pramoninio masto gamybą.
Europos Sąjungai, kuri didelę dalį naftos importuoja, toks pokytis galėtų padėti siekti didesnio medžiagų savarankiškumo.
Pramonės šakoms skubant mažinti anglies dioksido emisijas neprarandant kokybės, šis Suomijoje sukurtas sprendimas leidžia aiškiau įsivaizduoti žiedinę ateitį – tokią, kurioje pagrindiniai „statybiniai blokai“ nėra išgaunami iš žemės gelmių, o auginami ir atkuriami iš atsinaujinančių išteklių.
