Biodegradable Plastics in Demanding Applications

Plastic! The preferred material for numerous products and applications, but at the same time commonly considered having low value, and which in addition create great littering problems. Why not just cut out the use of plastic? A god reason for keeping on with plastics, is that, despite the general negative view on plastic, it is a material group of unique properties. Plastic can easily be processed into complex shapes, plastic is flexible, plastic is lightweight, plastic is transparent, plastic is environmentally resistant, and plastic is cheap. The environmental resistance, unfortunately, is also a key cause for plastic littering which today has a huge focus. The littering challenge can be addressed in three ways: 1) Stop using plastic 2) Establish efficient collection and recycling of plastic 3) Develop and use biodegradable plastic. Plastic is so important to today's technology and welfare that alternatively 1) seems unattainable and unrealistic. For many products, option 2) will be the best choice, but for some it is not practical. Simple examples of this are car tires and shoe soles that wear and constantly release microplastic. The overall idea in BioKapp is to develop solutions for replacing traditional plastics with biodegradable plastics in technically demanding applications that today contribute to littering. BioKapp addresses technically demanding products with requirements for performance that make it challenging or impossible to replace the materials used today with existing commercially available biodegradable materials. The products specifically addressed by Biokapp are plastic components used in construction rock blasting, exercise ammunition, smoke grenades and industrial brushes for outdoor cleaning of roads, pavements, airstrips, railways and the like. Common to these products is that it is unavoidable that material from these products ends up in nature. So far in the project, we have investigated the mechanical properties required for the materials used in the various products within the project. Furthermore, candidate biodegradable materials have been identified. For one of the products, expansion blast bole plugs, prototypes are made of a biodegradable thermoplastic reinforced with degradable fiber. These prototypes have shown good properties when thested in the real application. Tests were initiated to verify complete bio-degradation of several candidate materials and additives, but the results showed that these were not bio-degradable.

Orica Norge er markedsledende og ønsker å være i front i utvikling av miljøvennlige sprengningsprodukter. Det er et stort konkurransefortrinn å kunne tilby miljøvennlige produkter og markedet vil akseptere enn høyere pris på slike produkter. Form-Tek vil som underleverandør kunne ta markedsandeler globalt innenfor slike produkter. I løpet av prosjektet har Form-Tek produsert sperrefjærer i bionedbrytbart materiale som Orica har testet i felt. Ytelsen av disse ble rapportert å være minst på høyde med eksisterende produkter. Høye materialkostnader og forholdsvis lang nedbrytningstid kan imidlertid være hindringer for kommersialisering. Det har vist seg vanskelig å finne materialer som tilfredsstiller kravene til nedbrytning og samtidig oppfyller alle de andre kravene som stilles til materialene i de produktene som har inngått i prosjektet.

Formålet med BioKapp-prosjektet er å utvikle løsninger for å erstatte tradisjonell plast med biologisk nedbrytbar plast i teknisk krevende applikasjoner som bidrar til forsøpling av miljøet. Produktene som spesifikt adresseres av BioKapp er plastkomponenter for sprengningsbransjen, øvelsesammunisjon, røykgranater og industrielle børster til utendørs renhold av veier, fortau, flystriper, jernbaner o.l. Felles for disse produktene er at det ikke er praktisk mulig å unngå at mikroplast fra disse produktene ender opp i naturen (p.g.a. produktfunksjonen). Det finnes ikke i dag kommersielle materialer som oppfyller krav til bionedbrytbarhet i naturlig miljø, samtidig som det har tilstrekkelige mekaniske egenskaper (stivhet, styrke, bruddtøyning, slagstyrke, slitasjebestandighet etc). Innovasjonen er tenkt realisert gjennom en kombinasjon av 1) forbedring av materialegenskapene til de nedbrytbare materialene og 2) modifikasjon av produktdesign og produksjonsprosess for de nedbrytbare materialer (som har mindre optimale mekaniske egenskaper og mer utfordrende prosesseringsegenskaper). Materialutviklingen vil utføres i samarbeid med ledende internasjonale materialprodusenter og forskningsmiljøer, og en hovedaktivitet vil være kompoundering av forskjellige biodegraderbare plastmaterialer (spesielt PHA, TPS, PCL og PBAT) med forsterkende fibre og andre tilsatser for å optimalisere egenskaper. Ambisjonen er at materialemodifiseringene ikke skal påvirke biodegraderbarheten i naturlig miljø negativt. Deltakende bedrifter er markedsledende innenfor sine respektive områder og ønsker å være i front av utviklingen av miljøvennlige produkter. Det vil være et stort konkurransefortrinn å kunne tilby miljøvennlige produkter for nevnte produktområder og bedriftene vil dermed kunne ta store markedsandeler på et globalt marked. Grunnet produktenes bruksområde vil erstatning av tradisjonell plast med bionedbrytbar plast være svært positivt for miljøet.