Nuo aukštos kokybės sporto įrangos iki atsinaujinančiosios energetikos infrastruktūros – dauguma šiandien naudojamų kompozitinių medžiagų vis dar gaminamos iš iškastinio kuro. Tačiau ši era gali greitai baigtis.
Oulu universiteto (Suomija) mokslininkai sukūrė naują, iš biomasės pagamintų dervų klasę, kuri atkuria iki šiol naudotų naftos kilmės medžiagų savybes.
Šios kompozitinės medžiagos nenusileidžia įprastoms dervoms nei savo tvirtumu, nei kaina, nei pritaikymu pramonėje. Dar daugiau – 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“, – sakė doktorantas Mikko Salonen neseniai išplatintame pranešime spaudai.
Miškų žaliavomis pagrįstos dervos
Poliesterio ir epoksidinės dervos yra pagrindinės medžiagos, plačiai naudojamos įvairiose pramonės šakose.
Poliesterio dervos dažniausiai taikomos stiklo pluošto konstrukcijoms – pavyzdžiui, gaminant valtis ar kemperius. Tuo tarpu epoksidinės dervos vertinamos dėl didelio jų stiprio, todėl naudojamos aukštos kokybės klijuose, pramoninėse detalėse ir sporto inventoriuje.
Šiame naujame tyrime komanda sukūrė tvirtas epoksidines ir poliesterio dervas, kurių žaliava – miškų ir žemės ūkio šalutiniai produktai.
Iš esmės pjuvenos, šiaudai ir kita organinė atlieka, kuri paprastai būtų išmetama ar sudeginama, paverčiama pažangiomis pramoninėmis medžiagomis.
Naujoji medžiaga pasižymi iki 76 procentų didesniu tempiamuoju stipriu nei rinkoje šiuo metu dominuojančios iškastinio kuro pagrindu gaminamos dervos.
Medžiagotyroje tai gana retas atvejis, kai ekologiškesnė alternatyva ne tik pasiekia, bet ir pranoksta tradicinių medžiagų veikimo parametrus.
Naudodami pažangias apdorojimo technologijas tyrėjai atvėrė lignoceliuliozinės biomasės – tokios kaip celiuliozė, hemiceliuliozė ir ligninas – potencialą. Iš jos gaminami svarbūs cheminiai statybiniai elementai, pavyzdžiui, hidroksimetilfurfuralis ir furfuralas.
Šis pokytis leidžia pramonei neapsiriboti tik celiuliozės gamyba, o integruoti miško ir žemės ūkio atliekas į aukštos pridėtinės vertės cheminių medžiagų grandines, kuriant visiškai naujus, tvarius bioekonomikos modelius.
„Aukštos kokybės medžiagų ir produktų kūrimas iš biomasės žaliavų atveria didelę galimybę plėsti bioekonomiką“, – teigė vyresnysis mokslo darbuotojas Juha Heiskanen.
Pramoninis mastelis ir perdirbamumas
Šios dervos ne tik atitinka aukštus veikimo standartus, bet ir sprendžia vieną pagrindinių kompozitų sektoriaus problemų – sudėtingą perdirbimą.
Dabartinės kompozitinės medžiagos, ypač milžiniški vėjo jėgainių sparnai, yra labai sunkiai išardomi, todėl pasibaigus jų eksploatacijai dažnai atsiduria sąvartynuose.
Naujieji biomasės pagrindu sukurti kompozitai nuo pat pradžių kuriami žiedinės ekonomikos principu.
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 – kaina. Vis dėlto Oulu universiteto komanda mano, kad šiuo atveju pavyko jos išvengti.
„Biomasės dervų kaina reikšmingai nesiskirs nuo iškastinio kuro pagrindu gaminamų dervų“, – pažymi Heiskanen.
Dar vienas svarbus privalumas – gamybos procesą galima pritaikyti prie esamų pramoninių gamybos linijų, todėl įmonėms nereikės iš esmės pertvarkyti savo fabrikų, kad galėtų naudoti naująją technologiją.
Jau yra pateikti trys patentų 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 gali padėti pasiekti didesnį medžiagų savarankiškumą.
Pramonės šakoms skubant mažinti anglies dioksido emisijas neprarandant kokybės, šis Suomijoje sukurtas sprendimas leidžia pažvelgti į žiedinę ateitį – tokią, kurioje pagrindiniai statybiniai elementai yra ne išgaunami iš žemės gelmių, o auginami ir atkuriami iš atsinaujinančių išteklių.
