اختصاصی بسپار/ اسفنج زیستپایه xPBS؛ آیا میتواند جایگزین اسفنج پلیاتیلنی شود؟
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر پژوهشگران موسسههای Fraunhofer در پروژههای xPBS و xPBS Food در حال توسعه اسفنجی زیستپایه بر پایه پلیبوتیلن سوکسینات (PBS) هستند که یکی از مزیتهای مهم آن، امکان فراورش روی خطوط رانشگری موجود بدون نیاز به تغییر تجهیزات است. اما آیا این ماده واقعا میتواند جای اسفنجهای پلیاتیلنی (PE) را بگیرد؟ Anja Dennard، مدیر پروژه در Fraunhofer ICT، و Dr. Jens Balko، مدیر مرکز فناوری فراورش Schwarzheide در Fraunhofer IAP، درباره ویژگیهای این ماده، محدودیتهای فعلی و مسیر رسیدن آن به تولید صنعتی توضیح میدهند.
بزرگترین چالش در توسعه اسفنج PBS بهگونهای که بتوان آن را روی خطوط رانشگری موجود فراورش کرد چه بود؟
Anja Dennard: ویژگیهای PBS بهطور کلی برای فراورش با رانشگری مناسب است و برای استفاده از آن نیازی به تغییر تجهیزات وجود ندارد. چالش اصلی هنگام اسفنجسازی، دستیابی همزمان به استحکام مذاب زیاد و کشسانی زیاد است. برای رسیدن به این ویژگیها باید ماده در مرحله سنتز اصلاح شود یا هنگام فراورش از افزودنیها استفاده کنیم.
آیا xPBS در حال حاضر میتواند مستقیما جایگزین اسفنجهای PE شود؟
Dennard: PBS و PE از بعضی جهات ویژگیهای مشابهی دارند، اما برای کاربردهای متفاوتی مناسب هستند. PE مادهای استاندارد است که طی دههها از نظر فنی توسعه یافته و از نظر اقتصادی نیز جایگاه تثبیتشدهای دارد. قیمت کم، دسترسی گسترده، مقاومت بسیار خوب در برابر مواد شیمیایی و رطوبت، پایداری بلندمدت و زیرساخت بازیافت موجود از مزیتهای آن هستند.
به همین دلیل، PE همچنان برای بستهبندیهای بادوام، قطعات فنی قالبگیریشده، لولهها، ظروف و فیلمهای استاندارد گزینه بسیار مناسبی است.
PBS از نظر خواص مکانیکی در مقایسه با PE چه وضعیتی دارد؟
Jens Balko: از نظر مکانیکی، PBS تقریبا به اندازه PE انعطافپذیر و چقرمه است، اما در برابر تنشهای طولانیمدت کمی حساستر است. اسفنجهای با چگالی متوسط را میتوان بهخوبی با PBS تولید کرد، اما رسیدن به پایینترین چگالیهای اسفنجی هنوز چالشبرانگیز است و ما روی حل این مسئله کار میکنیم.
کاربردهای احتمالی این اسفنجها از قطعات و قابهای مهندسی تا مواد بستهبندی را شامل میشود.
پس مزیت اصلی PBS نسبت به PE چیست؟
Balko: PBS را میتوان بهطور کامل از مواد اولیه زیستپایه تولید کرد و این ماده همین امروز نیز در دسترس است. خوراک مورد نیاز حتی میتواند از پسماندهای کشاورزی و جنگلداری یا پسماند مواد غذایی تامین شود.
بنابراین، اگر مشتری به یک پلاستیک انعطافپذیر با قابلیت تولید در مقیاس بالا و ردپای کربنی کمتر نیاز داشته باشد، PBS گزینه جذابی است. زیستتخریبپذیری PBS نیز در کاربردهایی که احتمال ورود مقداری از پلاستیک به محیطزیست وجود دارد، اهمیت پیدا میکند. بستهبندیهای پوسانشپذیر و برخی محصولات یکبارمصرف زیستتخریبپذیر از جمله کاربردهای قابل توجه هستند.
با این حال، از نظر فنی نمیتوان گفت یکی از این دو ماده در همه کاربردها بهتر است. انتخاب میان PBS و PE باید براساس کاربرد، شرایط فرآورش و الزامات پایان عمر محصول انجام شود.
آیا xPBS از نظر قیمت هم میتواند با اسفنج PE رقابت کند؟
Balko: در حال حاضر خیر. قیمت بیشتر و دسترسی محدودتر باعث شده PBS هنوز از نظر اقتصادی با PE رقابتپذیر نباشد.
اما نکته مهم دیگری هم وجود دارد. در مورد پلاستیکهای نفتپایه مانند PE، با افزایش نوسان قیمت، رشد هزینهها و عدم اطمینان بیشتر درباره دسترسی و تامین مواجه هستیم. در مقابل، PBS را میتوان بهطور کامل از مواد اولیه موجود در اروپا تولید کرد.
این موضوع امکان ایجاد زنجیره تامین کوتاهتر، قابل کنترلتر و مطمئنتر را فراهم میکند و برای مشتری امنیت تامین به همراه دارد. برخی شرکتها همین حالا نیز این مزیت PBS را شناسایی کردهاند.
آیا محصولی بر پایه xPBS تاکنون وارد بازار شده است؟
Balko: تا جایی که اطلاع داریم، هنوز شرکتی محصول تجاری مبتنی بر xPBS به بازار عرضه نکرده است. با این حال، چند پروژه پایلوت در حال اجراست و علاقه صنعت به این ماده زیاد است.
ما در Fraunhofer این مطالعات پایلوت را، در حالت ایدهآل با مشارکت مستقیم مشتری، انجام میدهیم تا بتوانیم فناوری را با سرعت بیشتری به مقیاس تولید صنعتی برسانیم.
در کوتاهمدت، xPBS در چه کاربردهایی بیشترین شانس را برای جایگزینی اسفنجهای فسیلی دارد؟
Dennard: بیشترین ظرفیت PBS در کاربردهایی است که بهطور همزمان به انعطافپذیری، چقرمگی و در برخی موارد زیستتخریبپذیری نیاز دارند.
اما برای ورود گستردهتر به بازار سه اتفاق باید رخ دهد: هزینه ماده کاهش پیدا کند، دسترسی صنعتی آن افزایش یابد و پنجره فرآورش آن، بهویژه در تولید اسفنج، بهبود پیدا کند.
بنابراین PBS را نباید در شرایط فعلی جایگزین مستقیم و انبوه پلیاولفینها دانست. این ماده بیشتر یک گزینه تخصصی و امیدوارکننده برای کاربردهایی است که زیستپایداری در انتخاب ماده اهمیت زیادی دارد.
چرا برای بستهبندی مواد غذایی پروژه جداگانه xPBS Food راهاندازی شده است؟
Dennard: اسفنجهایی که با مواد غذایی تماس دارند نسبت به اسفنجهای مورد استفاده در ساختمان، خودرو یا محصولات تفریحی با الزامات سختگیرانهتری از نظر ایمنی، انطباق با مقررات و ویژگیهای حسی مواجهاند.
این موضوع در مورد PBS، بهخصوص زمانی که برای دستیابی به خواص مورد نظر از افزودنیها استفاده میشود، اهمیت بیشتری دارد. به همین دلیل پروژه xPBS Food بهطور جداگانه این کاربرد حساس را بررسی میکند.
این پروژه هنوز در مرحله توسعه است، اما بستهبندی مواد غذایی به دلیل ویژگیهای PBS میتواند یکی از نمونههای مناسب برای نشان دادن ظرفیت کاربردی این ماده در آینده باشد.
پس xPBS جایگزین PE است یا نه؟
جمعبندی پژوهشگران Fraunhofer این است که هنوز نمیتوان xPBS را جایگزین عمومی اسفنج PE دانست. PE از مزیت قیمت، دسترسی، سابقه صنعتی طولانی و زیرساخت بازیافت برخوردار است، در حالی که PBS فعلا گرانتر است و تولید اسفنجهای بسیار کمچگالی با آن همچنان به توسعه بیشتری نیاز دارد.
در مقابل، امکان استفاده از خوراک کاملا زیستپایه، زیستتخریبپذیری در کاربردهای مناسب، کاهش بالقوه ردپای کربنی و امکان فراورش روی خطوط رانشگری موجود، xPBS را به گزینهای قابل توجه برای برخی کاربردهای تخصصی تبدیل میکند. مسیر توسعه این ماده نیز فعلا نه جایگزینی کامل PE، بلکه یافتن کاربردهایی است که این ویژگیها بتوانند هزینه بیشتر PBS را توجیه کنند.
