FLAM – nowy, w pełni biodegradowalny materiał do druku 3D

Wprowadzenie opłaty recyklingowej w Polsce przez wielu odebrane zostało jako uciążliwe i niepotrzebnie utrudniające życie. Zniknięcie torebek jednorazowych ze sklepów ma jednak, wbrew pozorom, głębszy sens. Jest elementem szeroko zakrojonej walki ze wzrostem ilości odpadów z tworzyw sztucznych.

Plastikowe odpady są poważnym problemem – i to nie tylko ze względu na problemy ze składowaniem i tajemniczymi samozapłonami wysypisk. Mikrodrobiny plastiku wykrywane są dosłownie wszędzie, również w uważanych za czyste wodach Arktyki. Podwodne stworzenia, ptaki, zwierzęta lądowe, a i ostatecznie my sami – niemalże cała fauna świata nieświadomie spożywa plastik. Wiele z tych pochłanianych polimerów ma właściwości toksycznych dla organizmów – o torbach foliowych powodujących niedrożność jelit u fok czy oplątujących ptasie skrzydła nie wspominając.

Metody utylizacji wszystkich tych odpadów są, oględnie mówiąc, niewydajne przy takiej skali problemu. A będzie tylko gorzej, w miarę, jak ludzkość będzie wytwarzać coraz więcej produktów z użyciem tworzyw sztucznych.

W takiej perspektywie każda forma walki ze zmniejszeniem produkcji plastikowych odpadów jest cenna, jakkolwiek śmieszna by się nie wydawała. Duże nadzieje budzi zwiększenie udziału materiałów biodegradowalnych w ogólnej produkcji polimerów. Obecnie używane polimery biodegradowalne – jak na przykład PLA –  teoretycznie mają być całkowicie rozkładane przez niektóre bakterie. W praktyce jednak proces degradacji uzależniony jest od tak wielu czynników, że naprawdę efektywnie zachodzi jedynie w kompostowniach, a tych jest za mało. Materiały, których rozkład nie wymaga specjalnych warunków w kompostowni, są wysoce pożądane.

Dlatego też materiał opracowany przez Javiera Gomeza Fernandeza z Singapore University of Technology and Design wraz z innymi naukowcami z Fermart Lab wzbudza duże nadzieje. Nadano mu nazwę FLAM – Fungal-like Additive Material, ponieważ stojąca za nim inspiracja ma swoje źródło w grzybopodobnych eukariontów oomycetes, których ściana komórkowa zbudowana jest z celulozy z dodatkiem chityny. Oba te związki są biopolimerami, przy czym celuloza wchodzi w skład ścian komórkowych roślin, zaś chityna to związek budujący ściany komórkowe między innymi grzybów oraz szkielety zewnętrzne stawonogów.

FLAM produkowany jest przez wymieszanie roztworu chitosanu i celulozy w odpowiednich proporcjach w przemysłowym mieszalniku. Substancje te w połączeniu dają materiał, który według badaczy można wykorzystywać w druku 3D, odlewnictwie oraz obrabiać jak drewno.

W badaniu, które naukowcy niedawno opublikowali na łamach Nature, z użyciem FLAM stworzona została turbina wiatrowa  o długości 1,2m i ważąca 5,28kg. Jej rdzeń został wydrukowany w 3D w dwóch połowach, które po sklejeniu pokryto 3mm warstwą FLAM i poddano obróbce papierem ściernym.

Jak ta mieszanina sprawdza się na tle innych materiałów? Naukowcy przyznają, że mieli trudności ze znalezieniem substancji o podobnych właściwościach. Najbliższa okazała się być pianka poliuretanowa stosowana do wyrobu modeli kości. Pod pewnymi względami FLAM zachowuje się podobnie do drewna o niskiej do średniej gęstości. Wciąż jednak jest zbyt mało poznany, by mieć pełną charakterystykę właściwości mechanicznych.

FLAM kosztuje poniżej 2 USD/kg i  nie stanowi problemu, jeśli chodzi o odpady – jest biodegradowalny w pełnym tego słowa rozumieniu, tak jak organizmy żywe, w których skład wchodzi celuloza i chityna. Składniki te zresztą mogą pochodzić z recyklingu między innymi drewnianych mebli.

Mimo, że każda próba znalezienia zamienników dla zaśmiecających środowisko tworzyw sztucznych jest godna pochwały, entuzjazm Fernandeza nie do końca jest uzasadniony. Chociaż jego materiał wymaga szeregu kolejnych badań i na pewno znajdzie szereg zastosowań, wbrew temu, co twierdzi twórca, trudno FLAM uważać za remedium na wszelkie bolączki współczesnego świata. Może naukowiec ma racje mówiąc, że osoby spoza dziedziny mogą mieć trudności ze zrozumieniem znaczenia nowego materiału. Mimo wszystko, na w pełni biodegradowalny zamiennik dla zwykłych termoplastów typu ABS musimy jeszcze poczekać.

Źródło: engineering.com, publikacja źródłowa