В области проектов НИОКР, компания Nuova Pasquini e Bini S.p.A, после реализации горшков GEA из материалов, полученных из возобновляемых и компостируемых ресурсов, объявляет об очередном сотрудничестве в области изучения новых биокомпозитов, которые могут быть использованы для формовки садовых горшков.
10 февраля 2022 года проект BIO-TEMA, софинансируемый фондом Fondazione Cassa di Risparmio di Lucca и начатый ровно два года назад, завершился с интересными результатами. В проекте участвовали LUCART S.p.A. — бумажная компания из Лукки — поставщик бумажного шлама, и NUOVA PASQUINI E BINI, которая печатала компостируемые горшки, содержащие до 30% по весу шлама, состав которого был разработан группой профессора Мауриции Сеггиани с кафедры гражданского и промышленного строительства (DICI) Пизанского университета.
Целью проекта было создание новых термопластичных биокомпозитов на основе биополимеров, таких как полимолочная кислота (PLA) и поли(гидроксибутират-со-гидроксивалерат) (PHB-HV), и целлюлозных отходов бумажной промышленности, таких как «бумажный шлам» химико-физической очистки, полученный в результате переработки макулатуры.
Эти шламы, классифицируемые как неопасные отходы, имеют потенциал для успешного использования вместо традиционных неорганических наполнителей (CaCO3) в производстве термопластичных биокомпозитов благодаря своему особому химическому составу и волокнистой морфологии. Валоризация этих шламов приведет к тому, что бумажные фабрики смогут увеличить производство вторичной бумаги, замкнув производственный цикл с меньшим воздействием на окружающую среду.
После сушки и измельчения осадок, поставляемый компанией LUCART SPA, использовался до 30% по весу в композитах на основе PLA и PHB-HV. На этапе экструзии в полупромышленном масштабе не возникло никаких проблем, а испытания на растяжение и ударные нагрузки показали механические характеристики, соответствующие конечному применению.На основе полученных результатов были отобраны два композита с самым высоким содержанием осадка и хорошей технологичностью, которые были произведены в виде гранул методом экструзии и использованы на последующем этапе промышленного формования, проводимого на предприятии NUOVA PASQUINI E BINI S.p.A. в Альтопаскио, партнере по проекту.
В частности, были изготовлены горшки модели ‘ARA’ диаметром 18 см, которые используются для цветоводства. Формовка не вызвала никаких проблем. Горшки были гибкими и прошли краш-тест, проведенный на месте.
Убедительные испытания, касающиеся теста на дезинтеграцию в компосте согласно ISO16929:2013, проведенные на части формованных горшков, изготовленных с использованием композитов на основе PLA и PHB-HV на основе 30% бумажного шлама, показали, что композиты на основе PLA выдержали испытание, в отличие от композитов на основе PHB-HV, из-за более низкой скорости биоразложения, что привело к более длительному времени, чем 3 месяца предусмотренные европейским стандартом для теста на дезинтеграцию. Таким образом, горшки на основе PLA оказываются пригодными для компостирования в соответствии с европейским стандартом (EN 13432), а горшки на основе PHB-HV также оказываются биоразлагаемыми в почве, поэтому их можно закапывать вместе с растением.
Наконец, для проверки материалов — с целью возможного применения для производства горшков для выращивания растений — были также проведены испытания на фитотоксичность осадка и биокомпозитов, полученных с более высоким содержанием осадка. Этот тест, основанный на индексе прорастания (GI) семян Lepidium sativum L., показал, что сам осадок и полученные композиты не являются потенциально фитотоксичными; действительно, при использовании 100% элюатов осадка как такового, были обнаружены индексы прорастания, значительно превышающие показатели деионизированной воды, и даже явления радикализации. Это, вероятно, связано с присутствием макро- и микроэлементов, полезных для растений, таких как кальций, железо, калий, медь, цинк и т.д..
Исследуемый контекст применения, таким образом, представляет большой интерес для бизнес-стратегии участвующих компаний, поскольку они работают в бумажном секторе (LUCART S.p.A.) и в формовании горшков (NUOVA PASQUINI & BINI S.p.A.) для питомников. Использование осадка в качестве наполнителя для термопластов, конечно, может быть распространено и на некомпостируемые пластики, такие как полиэтилен или полипропилен, которые широко используются в производстве горшков для питомников и цветоводства для замены традиционных неорганических наполнителей, таких как карбонат кальция.
Интересные результаты, полученные при использовании композитов, созданных на основе 30% по массе шлама бумажной фабрики, с точки зрения технологичности с компостируемыми матрицами на основе PLA и PHB-HV, формуемости (проверено в NUOVA PASQUINI & BINI SpA), механических свойств (прочность на разрыв и ударная вязкость) и отсутствия фитотоксичности, стали предметом научной статьи, опубликованной в международном журнале (с открытым доступом), пользующемся большой популярностью в области пластиковых материалов, совместно с двумя другими партнерами проекта (LUCART S. p.A. и NUOVA PASQUINI & BINI S.p.A.) и с Fondazione Cassa di Risparmio di Lucca, упомянутым в качестве финансирующего проект:
Gigante V., Cinelli P., Sandroni M., D’Ambrosio R., Lazzeri A., Seggiani M. (2021) «On the Use of Paper Sludge as Filler in Biocomposites for Injection Moulding» Materials 14(10), 2688. doi:10.3390/ma14102688
