Biodegradable Plastics in Demanding Applications

Plast! Et foretrukket materiale i et utall av produkter og anvendelser, men som likevel av de færreste regnes som verdifullt og som til og med skaper store forsøplingsproblemer. Hvorfor da ikke bare kutte ut bruken av plast? En god grunn til å beholde plast er, at på tross av den generelle negative oppfatning av plast, er det en materialgruppe med unike egenskaper. Plast er formbart og fleksibelt, plast er lett, plast er gjennomsiktig, plast er bestandig i aggressive miljøer og plast er billig. Bestandigheten er dessverre også en viktig faktor for plastforsøpling som i dag har et enormt fokus. Forsøplingsproblemet kan adresseres på tre måter 1) Slutte å bruke plast 2) Etablere effektiv innsamling og resirkulering av plast 3) Utvikle og benytte biologisk nedbrytbar plast. Plast er så viktig for dagens teknologi og velferd at alternativt 1) virker uoppnåelig og urealistisk. For veldig mange produkter vil alternativ 2) være det beste, men for noen er det ikke praktisk mulig. Enkle eksempler på dette er bildekk og skosåler som slites og konstant avgir mikroplast. Den overordnede idé i BioKapp er å utvikle løsninger for å erstatte tradisjonell plast med biologisk nedbrytbar plast i teknisk krevende anvendelser som i dag bidrar til forsøpling. BioKapp adresserer teknisk krevende produkter med krav til ytelse som gjør at det er utfordrende eller umulig å erstatte materialene som benyttes i dag med eksisterende kommersielt tilgjengelige bionedbrytbare materialer. 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 materiale fra disse produktene ender opp i naturen. Så langt i prosjektet har vi kartlagt hvilke krav til mekaniske egenskaper som stilles til materialene som benyttes i de aktuelle produktene. Videre er det kartlagt mulige bionedbrytbare materialer som kan oppfylle disse kravene. For ett av produktene, en sperrefjær som brukes til sprengningsarbeider, er det produsert prototyper laget av en biologisk nedbrytbar termoplast forsterket med nedbrytbare fiber. Disse prototypene har vist gode egenskaper i praktisk bruk. Det ble igangsatt testing for å verifisere fullstendig nedbryting av flere kandidatmaterialer og tilsetningsstoffer, men målinger viste at disse ikke var biologisk nedbrytbare.

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.