Tworzenie zrównoważonych powłok chroniących produkty i środowisko
Globalny rynek powłok rozszerza się, a przepisy stają się coraz bardziej rygorystyczne w celu ochrony bezpieczeństwa konsumentów i środowiska. Wiele powszechnie stosowanych i konwencjonalnych powłok zawiera niebezpieczne substancje, w tym związki per- i polifluoroalkilowe (PFAS), lotne związki organiczne (LZO) i metale ciężkie. „Powłoki stosowane w przemyśle mogą ponadto zawierać mikroplastik, który trafia do dróg wodnych, działając szkodliwie na organizmy wodnemu i różnorodność biologiczną” — zauważa Johannes Seif, koordynator projektu PROPLANET. W ramach projektu PROPLANET opracowano bezpieczne i zrównoważone (SSbD) od etapu projektowania powłoki, które eliminują te obawy środowiskowe przy jednoczesnym zachowaniu dobrych właściwości roboczych. Projekt koncentrował się na tworzeniu powłok dla trzech kluczowych branż: tekstylnej, szklarskiej i maszyn do pakowania produktów spożywczych. Jak wyjaśnia Seif: „opracowaliśmy biopowłoki hybrydowe, aby ograniczyć zanieczyszczenie środowiska, zminimalizować narażenie na toksyczne chemikalia oraz promować gospodarkę o obiegu zamkniętym poprzez włączenie materiałów biodegradowalnych i nadających się do recyklingu“.
Nowe zrównoważone alternatywy
Zespół opracował różne powłoki wodne dla przemysłu tekstylnego, wykorzystując naturalne związki, takie jak polisacharydy. Dzięki temu dokonano również postępów w technicznym know-how, w tym recepturach i właściwościach materiałów pochodzenia biologicznego. Opracowane powłoki naniesiono na podłoża tekstylne i przetestowano pod kątem właściwości, takich jak hydrofobowość, a ich właściwości robocze porównano z komercyjnie dostępnym powłokami wzorcowymi. „Dzięki odpowiedniej regulacji lepkości i innych parametrów można je było nanieść na materiały tekstylne za pomocą technik impregnacji i powlekania ostrzem” — dodaje Fabiola Brusciotti, koordynatorka techniczna projektu PROPLANET. W materiałach wykorzystano o 50% mniej fluoru niż w innych tkaninach hydrofobowych. Komponenty stosowane w maszynach do przygotowywania żywności wymagają nieprzywierających powłok o wysokiej odporności na temperaturę i korozję. Zespół wykorzystał proces chemiczny znany jako technika zol-żel do opracowania alternatywy niezawierającej PFAS. Ta nowa powłoka jest hybrydą organiczno-nieorganiczną, składającą się z powłoki bazowej odpornej na korozję i temperaturę oraz odpornej na zarysowania warstwy wierzchniej o niskiej energii powierzchniowej, zapewniającej właściwości nieprzywierające. Naukowcy chcieli także zaprojektować bardzo cienkie powłoki o wysokiej przezroczystość do szkła, które byłyby jednocześnie wodoodporne i łatwe w czyszczeniu. Zespół ponownie wykorzystał technikę zol-żel, aby stworzyć przyjazne dla środowiska alternatywy o wartościach równoważnych do tych, jakie mają powszechnie wykorzystywane materiały. „Wszystkie powłoki opracowane w ramach projektu PROPLANET zostały zaprojektowane i zoptymalizowane zgodnie z zasadami bezpiecznego i zrównoważonego projektowania” — zapewnia Brusciotti.
Interaktywne narzędzia dla interesariuszy z branży
Formuły powłok PROPLANET do szkła i maszyn do pakowania żywności w 100% nie zawierają PFAS, a ich właściwości hydrofobowe są porównywalne z właściwościami obecnych materiałów wzorcowych. Zespół zaczął także prace nad narzędziem interaktywnym, które dostarczy cennych informacji interesariuszom oraz ułatwi replikację wyników projektu PROPLANET i zastosowanie opracowanych materiałów. Obecnie prowadzonych jest kilka testów we współpracy z interesariuszami przemysłowymi, których celem jest ocena powłok w zastosowaniach rzeczywistych i uzyskanie informacji zwrotnych. Projekt PROPLANET, rozszerzając swoje działania na branże docelowe, takie jak budownictwo, motoryzacja i opakowania spożywcze, pomoże ograniczyć ślad węglowy i zapobiec uwalnianiu trwałych zanieczyszczeń do systemów glebowych i wodnych. „Te innowacje pomogą projektowi PROPLANET wspierać UE w osiągnięciu celów zrównoważonego rozwoju, zgodnie z europejskim Zielonym Ładem, strategią osiągnięcia zerowego poziomu emisji zanieczyszczeń oraz rozporządzeniem REACH, zapewniając wiodącą rolę Europy na drodze do zielonych technologii i odpowiedzialnej produkcji” — dodaje Ioanna Katsavou, kierowniczka ds. komunikacji i rozpowszechniania wiedzy w projekcie PROPLANET.
Słowa kluczowe
PROPLANET, PFAS, fluor, powłoka, zrównoważony, alternatywny, interaktywny, narzędzie, środowisko, żywność, tekstylia, szkło, bezpieczny i zrównoważony na etapie projektowania
