От високопроизводителното спортно оборудване до инфраструктурата за възобновяема енергия, производството на тези материали се основава предимно на изкопаеми горива. Но тази ера може скоро да приключи.
Изследователи от Университета в Оулу, Финландия, са разработили нов клас биобазирани смоли, които имитират съществуващите материали на петролна основа. Тези композитни материали не правят компромис с якостта, цената или индустриалната мащабируемост. Интересното е, че един вариант на полиестер показва до 76% по-висока якост на опън.
„Разработената от нас полиестерна смола на биологична основа показва до 76 процента по-висока якост на опън в сравнение с търговска полиестерна смола на основата на изкопаеми суровини“, заявява Мико Салонен, докторант, в неотдавнашно прессъобщение.
Смоли, извлечени от горите
Полиестерните и епоксидните смоли служат като основни материали в различни индустрии.
Полиестерните смоли се използват често за структурни приложения от фибростъкло, като например производството на лодки и каравани. От друга страна, епоксидните смоли са предпочитани заради тяхната якост във високопроизводителни лепила, индустриални компоненти и спортно оборудване.
В тази нова работа екипът създава здрави епоксидни и полиестерни смоли, извлечени от странични продукти на горското и селското стопанство. По същество, дървесните стърготини, сламата и други органични отпадъци, които иначе биха били изхвърлени, се превръщат в съвременни промишлени компоненти.
Интересното е, че новият материал се отличава с якост на опън, която е с до 76% по-висока от тази на версиите на базата на изкопаеми горива, които в момента доминират на пазара.
Това е рядък случай в материалознанието, при който по-екологичната алтернатива не само се равнява на характеристиките на своя предшественик, но и ги надминава.
Използвайки съвременни технологии за преработка, изследователите разкриват потенциала на лигноцелулозната биомаса – като целулоза, хемицелулоза и лигнин – за производството на основни химически съставки, като хидроксиметилфурфурал и фурфурал.
Тази промяна позволява на индустрията да излезе извън рамките на производството на целулоза, като интегрира селскостопанските отпадъци от горите във вериги за доставки на висококачествени химикали и създава изцяло нови, устойчиви рамки за биоикономика.
„Превръщането на биосуровините във високопроизводителни материали и продукти предлага значителна възможност за разширяване на биоикономиката“, заявява Юха Хейсканен, старши научен сътрудник.
Промишлена мащабируемост
Тези смоли надхвърлят стандартите за висока производителност, за да се справят с основното препятствие в сектора на композитните материали: трудността при рециклирането.
Съществуващите композитни материали, особено масивните лопатки на вятърните турбини, са изключително трудни за демонтиране и често след изтичане на експлоатационния им срок се озовават на сметища.
Важно е да се отбележи, че тези нови биоматериали са проектирани за кръговата икономика. Смолите могат да бъдат разградени химически и напълно преработени, превръщайки един някога разхитителен продуктов цикъл в непрекъсната система със затворен цикъл.
За много устойчиви иновации препятствието за навлизане на пазара е цената. Екипът от Оулу обаче вярва, че е успял напълно да заобиколи този проблем.
„Био-смолите няма да имат значителна ценова разлика в сравнение с фосилните смоли“, отбелязва Хейсканен.
Тъй като производственият процес е съвместим със съществуващите индустриални производствени линии, компаниите няма да се налага да преустройват фабриките си, за да внедрят новата технология.
С три вече подадени патента, изследователският екип в момента търси индустриални партньори, за да премине към пилотно производство.
За Европейския съюз – регион, който зависи от вноса на петрол – тази промяна би могла да помогне за постигането на материална самодостатъчност.
В условията на надпревара между индустриите за намаляване на въглеродните емисии без загуба на качество, това финландско решение предлага поглед към едно кръгово бъдеще: бъдеще, в което основните градивни елементи се отглеждат от земята, а не се извличат от нея.
Източник: InterestingEngineering
