Naturalne ekstrakty poprawiają właściwości bioplastików przemysłowych
Mieszkańcy krajów rozwiniętych wyrzucają ogromne ilości wytwarzanych organicznych odpadów rolnych, które można by wykorzystać do produkcji bioplastików. Te nowoczesne materiały mogą znaleźć zastosowanie w wielu obszarach przemysłu. Dzięki stosownej obróbce oraz wzmocnieniu poprzez zastosowanie przyjaznych dla środowiska dodatków mogą zaspokajać potrzeby producentów, którzy obecnie wykorzystują tworzywa sztuczne oparte na paliwach kopalnych, między innymi na ropie naftowej. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu BARBARA postanowił zająć się tą kwestią i opracować osiem nowych materiałów dzięki waloryzacji różnych frakcji odpadów i pozostałości z produkcji rolno-spożywczej w celu uzyskania nowych polisacharydów i dodatków funkcjonalnych. „Technologia opracowana w ramach projektu BARBARA pozwala na ulepszanie parametrów syntetycznych polimerów pochodzenia biologicznego pod kątem odporności na wysokie temperatury i naprężenia mechaniczne, a także ich właściwości estetycznych i środowiskowych”, twierdzi Berta Gonzalvo Bas, koordynatorka projektu. Członkowie konsorcjum otrzymali wsparcie finansowe w ramach Wspólnego Przedsięwzięcia na rzecz Bioprzemysłu, które jest formą partnerstwa publiczno-prywatnego między UE a przemysłem. Realizowana w ramach programu „Horyzont Europa” inicjatywa ma na celu zwiększenie tempa rozwoju biogospodarki o obiegu zamkniętym w Europie, a tym samym popularyzację środków chemicznych, biopaliw i materiałów pochodzenia biologicznego i ograniczanie skutków zmiany klimatu.
Słodki zapach sukcesu
Naukowcy opracowali i przetestowali nowe procesy ekstrakcji i funkcjonalizacji związków o wysokiej wartości dodanej z odpadów rolniczych takich jak skórki owoców i łupiny orzechów. Dzięki wykorzystaniu technologii ekstrakcji przy użyciu mikrofal oraz innych zaawansowanych procesów obejmujących między innymi wykorzystanie wody w stanie nadkrytycznym zespołowi udało się uzyskać naturalne barwniki, zaprawy malarskie pochodzenia biologicznego, środki przeciwdrobnoustrojowe i olejki eteryczne. Po skutecznej ekstrakcji wszystkich składników pochodzenia organicznego zespół przygotował szpule z filamentem do budowy prototypów z pomocą technologii obróbki przyrostowej, znanej potocznie pod nazwą druku 3D. Lista opracowanych materiałów obejmowała polisacharydy z kukurydzy, pigmenty z cytryny i granatu, biologiczne zaprawy malarskie z granatu, perfumy cytrynowe oraz skórki migdałów, które nadawały materiałom różne kolory, zapachy i faktury, a także właściwości przeciwdrobnoustrojowe. Co ważniejsze, nowe materiały charakteryzowały się odpornością na naprężenia mechaniczne oraz wysokie temperatury. „Procesy obróbki przyrostowej opierają się na wykorzystaniu ciągłego filamentu, który po ogrzaniu do wysokiej temperatury staje się miękki, a podczas chłodzenia gotowego trójwymiarowego elementu z bioplastiku o zaawansowanych właściwościach ulega utwardzeniu, co pozwala na wytwarzanie gotowych produktów na potrzeby sektorów budownictwa i motoryzacyjnego”, wyjaśnia Gonzalvo Bas.
Wiele zastosowań przemysłowych
Dotychczas partnerzy projektu wykorzystywali nowe materiały do drukowania listew drzwiowych oraz elementów desek rozdzielczych dla samochodów we współpracy z włoskim producentem samochodów – koncernem FIAT. Zespół opracował także formy do produkcji połączeń kratownicowych na potrzeby budynków dla hiszpańskiej firmy ACCIONA Infrastructures. Jak twierdzi Gonzalvo Bas: „Jednym z rezultatów projektu BARBARA jest ulepszenie czterech kluczowych obszarów technologicznych – biotechnologii, nanotechnologii, zaawansowanych materiałów i zaawansowanych technologii produkcyjnych, które stanowią fundament wielu gałęzi przemysłu”. Technologie opracowane w ramach projektu BARBARA znacząco przyczynią się do zwiększenia konkurencyjności firm działających w różnych sektorach, jednocześnie prowadząc do podniesienia jakości wytwarzanych przez nie produktów. Nowa technologia przyniesie korzyści producentom rolnym, wytwórcom środków chemicznych oraz biopolimerów, przedsiębiorstwom przetwórczym, a także producentom działającym w sektorach motoryzacji, budownictwa i wielu innych obszarach. „Inne kluczowe sektory przemysłu w gospodarce europejskiej, między innymi przemysł lotniczy i kosmiczny, elektroniczny i urządzeń AGD, mogą wykorzystywać biopolimery do produkcji nowych ekologicznych bioplastików o doskonałych właściwościach strukturalnych”, podsumowuje Gonzalvo Bas.
Słowa kluczowe
BARBARA, bioplastik, biopolimer, odpady rolnicze, druk 3D, obróbka przyrostowa, druk przy użyciu topionego materiału