فراتر از تلاش پلاستیک برای تبدیل PHA به استاندارد برای چاپ سه بعدی سازگار با محیط زیست « Fabbaloo

من با فرد پینچوک از Beyond Plastic در مورد پتانسیل مواد PHA در پرینت سه بعدی بحث طولانی داشتم.

PHA یک کلاس منحصر به فرد از پلیمرها است که دارای ویژگی بسیار متفاوتی با سایر پلیمرها است: به طور طبیعی زیست تخریب پذیر است. به عبارت دیگر، می توانید آزادانه آن را به دنیا پرتاب کنید و بدون نیاز به پردازش شیمیایی یا حرارتی، خود به خود تجزیه می شود. به دلیل این خاصیت، نمی تواند آلودگی میکروپلاستیک ایجاد کند.

آلودگی میکروپلاستیک در حال تبدیل شدن به یک موضوع بزرگ است، زیرا ما کم کم متوجه می‌شویم که پلاستیک‌های دور ریخته شده تقریباً در تمام محیط‌های سیاره و حتی بدن ما نفوذ کرده است.

منطقی به نظر می رسد که بخشی از چاپ سه بعدی بتواند از مواد PLA، PETG و ABS تولید کننده میکروپلاستیک به PHA تغییر مکان دهد.

اما این اتفاق نمی افتد، حداقل هنوز.

Beyond Plastic یک شرکت کوچک است که امیدوار است PHA را “اتفاق” کند. پینچوک مدیر ارشد فناوری این شرکت است.

این شرکت با کاوش در یک ماده جدید برای ساخت درب بطری نوشیدنی، که معمولاً از پلی پروپیلن غیرقابل تجزیه زیست تخریب پذیر یا مواد مشابه ساخته می شود، شروع کرد. طبق گفته Pinczuk، درب بطری ها سومین زباله جمع آوری شده در ایالات متحده است. آنها PHA را به عنوان یک ماده جایگزین احتمالی برای این کاربرد شناسایی کردند.

آنها دریافتند که همه منابع (چند) برای PHA در واقع PHA خالص را ارائه نمی کنند: آنها ترکیبات PHA را ارائه می دهند که پلیمرهای معمولی را با هم ترکیب می کنند. البته سایر پلیمرها، “PHA” را غیرقابل تجزیه زیستی می کنند.

اینها اضافه شدند تا اطمینان حاصل شود که ترکیب PHA دارای هر خاصیت مورد نظر است. اما آیا PHA خالص می تواند همین کار را انجام دهد؟ پینچوک توضیح داد:

از جنبه پردازش پلاستیک، این ماده واقعاً منحصربه‌فرد است زیرا بسته به زیست توده‌ای که برای تولید PHA استفاده می‌شود، بسته به باکتری‌هایی که برای تولید PHA استفاده می‌شود، در واقع می‌توانید انواع مختلف PHA را دریافت کنید.

من واقعاً اینجا را ساده می‌کنم، اما می‌توانید از مواد بسیار بی‌شکل، مواد لاستیکی بسیار نرم، به کریستالیزه شدن بسیار بالا، تقریباً مانند یک نوع نایلون، برسید. بنابراین شما واقعاً یک کتابخانه عظیم از خواص، خواص مکانیکی و خواص رئولوژیکی دارید. تقریباً مانند یک دسته از مواد است.»

Beyond Plastic استاندارد زیست تخریب پذیری دریایی را پذیرفت که ظاهراً بالاترین استانداردی است که می توان به آن دست یافت. انجام آزمایش ممکن است ماه ها یا حتی سال ها طول بکشد، و Beyond Plastic این کار را با برخی از PHA های خود انجام داده است. اساساً به این معنی است که این ماده می تواند به طور نامحدود با موجودات دریایی شکننده همزیستی کند. پینچوک توضیح می دهد:

«چرا دریایی؟ این حساس ترین محیطی است که وجود دارد. کمترین غلظت فعالیت باکتری را دارد. دارای طیف وسیعی از دما از 27 درجه سانتیگراد گرم تا 5 درجه سانتیگراد متوسط ​​است.

میکروارگانیسم هایی که در شرایط دریایی هستند به سموم بسیار حساس هستند. بنابراین، اگر پلیمری دارید که حاوی مواد افزودنی یا رنگدانه هایی است که سنگین هستند. فلزات سنگین یا هر چیز دیگری، شما نمی توانید آن محیط را آلوده کنید.

چرا ما از PHA در همه جا استفاده نمی کنیم؟ دلیلش این است که این ماده نسبتاً ناشناخته است و تقریباً برای همه جدید است.

پذیرش آن در زمینه های دیگر به چند دلیل بسیار کند یا بسیار دشوار بوده است. یکی از آنها این واقعیت است که چتر گسترده ای دارد، دسته بندی مواد، زمانی که می خواهید با مواد تک منبع کار کنید، بسیار چالش برانگیز است.

به نظر می‌رسد این کلید باز کردن قفل PHA است: بسته به نحوه تولید آن، می‌تواند طیف وسیعی از ویژگی‌ها را بپذیرد. اگر سعی کنید از PHA برای برنامه X استفاده کنید، ممکن است کار نکند. اما این بدان معنا نیست که PHA خوب نیست – به این معنی است که احتمالاً نوع اشتباهی از مواد PHA برای کار دارید.

معلوم شد که پردازش PHA اساسا ناشناخته بود و Beyond Plastic تصمیم گرفت این را تغییر دهد. آنها تجهیزاتی را برای تولید “پنج یا شش فرمولاسیون مختلف در روز” توسعه دادند و جستجو برای PHAهای مفید را آغاز کردند. در حال حاضر آنها بیش از 190 تغییر را انجام داده اند و شش “فرمولاسیون تمام شده” دارند.

پینچوک اشاره کرده است که اکثر تولیدکنندگان PLA بی سر و صدا عناوین بازاریابی مانند “تخریب پذیر، گیاهی، کمپوست پذیر و غیره” را حذف کرده اند. زیرا اساساً درست نیستند. نمایش‌های زیادی از چاپ‌های PLA وجود دارد که حتی پس از سال‌ها قرار گرفتن در معرض، تجزیه نمی‌شوند.

به دلیل آن بازاریابی معیوب، به نظر می‌رسد که PHA ممکن است به‌طور پیش‌فرض توسط برخی در دسته «محصول سبز جعلی» قرار گیرد. اما در واقع یک محصول سبز واقعی است، شاید تنها محصولی که تا کنون در فضای چاپ سه بعدی ظاهر شده است.

Pinczuk به آینده برای PHA اعتقاد دارد، اما در حال حاضر ما در یک “وضعیت ناهموار” هستیم، مشابه روزهای اولیه PLA، زمانی که شما اغلب قرقره‌ای دریافت می‌کردید که به معنای واقعی کلمه غیرقابل چاپ بود. پیشرفت های زیادی باید انجام شود و آموزش های زیادی در مورد PHA وجود دارد.

Beyond Plastic پشت صحنه کار کرده است تا برخی از تولیدکنندگان پرینترهای سه بعدی را متقاعد کند که PHA را به عنوان یک ماده تایید شده استفاده کنند، اما تاکنون موفق نبوده اند. وقتی فهمیدم یکی از تولیدکنندگان پیشرو چاپگرهای سه بعدی، که گزارش های پایداری منظم را منتشر می کند، ظاهراً ایده پیگیری مواد PHA را رد کرده است، شگفت زده شدم.

بدیهی است که راه بسیار طولانی برای رفتن به اینجا وجود دارد. Beyond Plastic می‌خواهد به سمت مواد PHA حرکت کند، اما آنها نمی‌خواهند PHA را خودشان در مقیاس تولید کنند: هدف آن‌ها ارائه مجوز روش‌ها و فرآیندها به دیگران است، دقیقاً مانند آنچه که امروزه در مورد سایر پلیمرها اتفاق می‌افتد.

گفتنی است، این شرکت انواع مختلفی از مواد فیلامنت PHA را برای خرید تولید کرده است، از جمله سفت و سخت و انعطاف پذیر. ما امیدواریم به زودی برخی از این مواد PHA را آزمایش کنیم و متوجه خواهیم شد که استفاده از آنها چقدر سخت یا دشوار است و همچنین کیفیت قطعات تولید شده را نیز خواهیم فهمید.

از طریق فراتر از پلاستیک