dostosuj witrynę:


Nowy BioDesign

1. Wprowadzenie

Tworzywa sztuczne, które zrewolucjonizowały rynek wzornictwa, dziś są jednym z najbardziej szkodliwych materiałów dla środowiska1 . Głównymi składnikami tworzyw sztucznych są polimery, czyli substancje powstające w reakcji chemicznej, w której małe cząsteczki (monomery) łączą się w długie łańcuchy polimerowe. Oprócz polimerów w tworzywie sztucznym mogą znajdować się wypełniacze, plastyfikatory, barwniki, stabilizatory i inne dodatki zapewniające określone cechy gotowego wyrobu. Pojedyncze mery, czyli powtarzające się elementy budowy łańcucha polimerowego, zawierają głównie wodór, węgiel, często tlen i są wytwarzane z paliw kopalnych (ropa i gaz). Polimery oparte na konwencjonalnych paliwach kopalnych stanowią ponad 99% tworzyw sztucznych2 . Tworzywa sztuczne są na wiele sposobów szkodliwe dla środowiska. Przede wszystkim przyczyniają się do wzrostu emisji dwutlenku węgla, a tym samym do ocieplenia klimatu. Wytwarzanie plastiku zużywa paliwa kopalne, a jego rozkład powoduje uwolnienie CO2 do środowiska. Plastikowe torby rozkładają się do 400 lat, butelki3  – nawet do 1 000 lat.

Większość tworzyw sztucznych nie ulega biodegradacji, pozostaje więc w środowisku na zawsze. Prawie 80% wszystkich produkowanych tworzyw sztucznych4  jest składowanych na wysypiskach, rozsianych po krajobrazach świata lub dryfujących na morzach, gdzie stanowią zagrożenie dla życia morskiego. Wzrasta zainteresowanie wykorzystywaniem odnawialnych surowców jako źródeł węglowodorów do produkcji tworzyw sztucznych, jednak dominującą rolę wciąż odgrywają tworzywa sztuczne produkowane w sposób konwencjonalny. W ciągu ostatnich kilku lat został odnotowany znaczący wzrost produkcji polimerów z zasobów odnawialnych5 . Poszukiwania sposobu na zastąpienie polimerów na bazie paliw kopalnych przyczyniły się do rozwoju bioplastiku. Motywacją do prowadzenia badań w tym zakresie jest między innymi odnotowanie negatywnego wpływu tychże polimerów na środowisko, a także problemy z usuwaniem odpadów.

2. Materiały biodegradowalne

Wykorzystanie możliwości biomateriałów jest obiektem intensywnych badań od lat 90-tych6 . Profesor Hideki Kobayashi z Uniwersytetu Osakijskiego jest specjalistą w dziedzinie inżynierii projektowej i nauk o zrównoważonym rozwoju7 . Bada zorientowaną lokalnie metodologię zrównoważonego projektowania związanego z inżynierią oraz symulacją systemów w kontekście oddziaływania na środowisko. Po zakończeniu 8-letniej pracy w japońskiej firmie wysokich technologii elektrycznych i elektronicznych Toshiba Corporation rozpoczął w 2015 roku pracę jako profesor zwyczajny na Uniwersytecie w Osace, gdzie jest szefem grupy badawczej Sustainable System Design Laboratory na Wydziale Mechanicznym.

Na rynku (także naszym, rodzimym) dostępne są przyjazne dla środowiska materiały, z których warto przyjrzeć się bliżej dwóm. Bioepoxy, czyli biodegradowalne ekologiczne żywice epoksydowe, uzyskiwane są w przyjazny dla środowiska sposób8 . Ekologiczny, transparentny i wodoodporny system epoksydowy w 50% składa się z surowców odnawialnych9.  Wybierając odpowiedni utwardzacz, mamy możliwość korygowania czasów utwardzania. Materiał ten nadaje się do laminowania, formowania wtryskowego, nawijania filamentów, procesów prasowania i odlewania. Charakteryzuje się małą lepkością, ma zastosowanie w odlewnictwie zarówno małych, jak i bardzo dużych części oraz grubych laminatów. Te wysokiej jakości biożywice (np. Greenpoxy 33) mają ponad 35% swojej struktury cząsteczkowej pochodzenia roślinnego. Drugi z kolei materiał to używany do konstrukcji i izolacji beton konopny, który jest mieszaniną łodyg konopi oraz spoiwa (mieszaniny wapna, piasku i cementu). Materiał ma dobre cieplne i akustyczne właściwości izolacyjne, jego gęstość wynosi około 15%. Jest unikalnym materiałem, który łączy najlepsze właściwości naturalnych konopi i materiałów kamiennych.

Elementy zagłówka formowane z biokompozytowego materiału zwanego Jeluplast, składającego się z polipropylenu wzmocnionego włóknami drzewnymi (źródło: Zdjęcie dzięki uprzejmości JELU Werk)

3. Znaczenie biodesignu

Ze względu na rosnącą świadomość i potrzeby klientów istnieje duże zapotrzebowanie na rozwój produktów przyjaznych dla środowiska. Rozwój biopolimerów wciąż znajduje się na wczesnym etapie, cały czas stanowi znaczące wyzwania technologiczne i aplikacyjne. Celem biodesignu jest opracowanie nowych rozwiązań uwzględniających zastosowanie bioplastiku do wytwarzania form przestrzennych. Bioplastiki dzielą się ze względu na szereg różnych zastosowań. Ich odmiany wykorzystywane są do produkcji opakowań, sprzętu AGD, towarów konsumpcyjnych, znajdują także zastosowanie w rolnictwie, usługach gastronomicznych, motoryzacji oraz elektronice. W roku 2015 rynki bioplastiku10 . odnotowywały wysokie wzrosty przekraczające 6 miliardów dolarów, do roku 2020 kwota ta ma wzrosnąć do ponad 12,5 miliarda dolarów. Badania wskazują, że w najbliższych latach rynek sztywnych opakowań11  będzie rozwijał się dużo szybciej od innych. Będzie to spowodowane wzrostem zapotrzebowania na opakowania na żywność, napoje oraz produkty cateringowe.

Szacuje się, że obecnie 66% światowej produkcji bioplastiku jest wykorzystywane do pakowania, a w nadchodzących latach będzie stanowiło do 80% światowej produkcji. Według badań przeprowadzonych przez firmę Helmut Kaiser Consultancy, obecnie mniej niż 3% wszystkich odpadów tworzyw sztucznych na całym świecie poddaje się recyklingowi12. To bardzo mało w porównaniu ze stopą recyklingu papieru, która wynosi 30%, 35% w przypadku metali i 18% w przypadku szkła13 . Kluczowe będzie wykorzystanie materiału bazującego na odnawialnych źródłach energii, który ulega biodegradacji. Istnieje duże prawdopodobieństwo, że bioplastik może być formowany w dowolne kształty, z wykorzystaniem różnych technik przetwórstwa. Wpłynie to na szerokie spektrum jego zastosowania. Bioplastik, ze względu na swoje naturalne pochodzenie, może stać się popularnym materiałem wytwórczym, wykorzystywanym powszechnie do modelowania i prototypowania w zakładach produkcyjnych.


Przypisy:

  1. F.J. Gómez, S. Rima, Setting the facts straight on plastics , World Economic Forum, 4.10.2019, weforum.org/agenda/2019/10/plastics-what-are-they-explainer/ 
  2. Oil Consumption, British Plastics Federation, 21.05.2019, bpf.co.uk/press/oil_consumption.aspx 
  3. A. Pawłowska, Plastikowa butelka po 1000 lat. Szklana – nigdy. Kiedy „znikają” śmieci, „Tok Fm”,  18.03.2013, tokfm.pl/Tokfm/1,103085,13582755,Plastikowa_butelka_po_1000_lat__Szklana___nigdy__Kiedy.html 
  4. Plastics the Facts 2018 An analysis of European plastics production, demand and waste data, Plastics Europe, plasticseurope.org/application/files/6315/4510/9658/Plastics_the_facts_2018_AF_web.pdf 
  5. Tworzywa sztuczne – Fakty 2017, Analiza produkcji, zapotrzebowania oraz odzysku tworzyw sztucznych w Europie, PlasticsEurope, Stowarzyszenie Producentów Tworzyw Sztucznych, issuu.com/plasticseuropeebook/docs/fakty2017_final_5_05_2018 
  6. Fabrizio Ceschin, Idil Gaziulusoy, Evolution of design for sustainability: From product design to design for system innovations and transitions, w: Design Studies, nr 47, Londyn, 2016, s. 118–163, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142694X16300631 
  7. Details of a Researcher – Kobayashi Hideki – Osaka University, dma.jim.osaka-u.ac.jp/view?l=en&u=10002487 
  8. Manisha Pawar, Aparna Kadam, Omprakash Yemul, Viresh Thamke, Kisan Kodam, Biodegradable bioepoxy resins based on epoxidized natural oil (cottonseed & algae) cured with citric and tartaric acids through solution polymerization: A renewable approach, w: „Industrial Crops and Products”, nr 89, Amsterdam, 30.10.2016, s. 434–447.
  9. Bio Based Epoxy, Sicomin, sicomin.com/products/epoxy-systems/bio-based-epoxy 
  10. Global market for bioplastics to grow by 20 percent, „European Bioplastics”, 29.11.2017, european-bioplastics.org/global-market-for-bioplastics-to-grow-by-20-percent/ 
  11. Produkcja opakowań w Polsce – jakie perspektywy?, „Rynek Papierniczy”, 2.10.2019, rynekpapierniczy.pl/artykul/produkcja-opakowan-w-polsce-jakie-perspektywy-2029 
  12. Syed Ali Ashter, Introduction to Bioplastics Engineering, wyd. Elsevier, Oxford 2016, s. 6.
  13. Plastic recycling is a myth’: what really happens to your rubbish?, „Guardian”, 17.09.2019, theguardian.com/environment/2019/aug/17/plastic-recycling-myth-what-really-happens-your-rubbish 

 

Korekta: Anna Warzecha

czytaj także:

Agnieszka Cieszanowska, Helena Wierzbowska

Na balkon! – zestaw mebli i akcesoriów na balkony miejskie

  • # Open call
  • # Produkt
Widząc niszę – brak zestawów elementów na małe przestrzenie zewnętrzne jakimi są balkony – postanowiłyśmy stworzyć zestaw mebli oraz akcesoriów dla osób z większych miast, które posiadają balkony i są otwarte na nowoczesne wzornictwo. By zrozumieć potrzeby potencjalnych użytkowników, przeprowadziłyśmy dwa badania: ilościowe (ankietę internetową) i jakościowe (pogłębione wywiady). Analizując je i korzystając z naszych obserwacji i doświadczeń zdecydowałyśmy się zaprojektować nowe, lepsze formy istniejących rozwiązań oraz takie, które nie znajdują się na standardowym balkonie. Tak powstały: składany stół, dwa siedzenia z poduszkami  (taboret i krzesło), donice, konewka, popielniczka, pufy oraz dwa elementy z funkcją przechowywania: mały – stolik z tacą i koszem oraz duży – szafka z blatem do przesadzania roślin. Meble wykonane są z giętej rury aluminiowej oraz perforowanej blachy. W dodatkach zastosowana została technologia krępowania blachy. Metalowe obiekty zostały pomalowane poliestrową farbą proszkową w kolorze miętowym. Projekt nie jest gotową odpowiedzią na poradzenie sobie z małą przestrzenią balkonu, ale widzimy możliwości jego rozwoju i udoskonalenia. Tworzyłyśmy z myślą o przestrzeni, która mimo, że tak powszechna i ważna, nie została jeszcze wystarczająco zagospodarowana przez produkty rynkowe. Na balkon! powinien być rozumiany jako katalog elementów, z których można tworzyć konfiguracje odpowiadające na konkretne potrzeby osób i dostosowane do specyfiki różnych balkonów.