Bioplastics ידידותי לסביבה עבור ימי סטריקטאל יישומים

Bioplastics ידידותי לסביבה עבור ימי סטריקטאל יישומים

התעשייה הימית פועלת בנקודה מסוימת.המנדטים, בדיקה ציבורית, ומחויבות קיימות תאגידית הן לחץ על בעלי העניין להפחית את ההסתמכות על פלסטיק מבוסס נפט. Hulls, הרציפים, buoys, רכיבי פלטפורמה offshore, והילוך דיג כבר תלויים זמן רב על חומרים קריטיים של דלקות מים, תוך שמירה על חומרים אלה מורכבים מקרינת UVF, תוך שמירה על חומרים אלה, בתנאי חשמל אורגניים, תוך כדי ניתוח אלקטרוני מתאים.

Defining Bioplastics in the Marine Context

ביופלסטים כוללים פולימרים מעגליים המיוצרים באופן מלא או חלקי ממקורות ביולוגיים כגון עמיר תירס, סוכרקני, צלולוז, אצות ממוחזרות, או תסיסה מיקרוביאלית.המונח אינו מרמז באופן אוטומטי על יכולת ביולוגית סביבתית.חלק מפלסטיק מבוסס ביולוגית, כמו חומרים כימיים-פולסילין, הם זהים מבחינה כימית לגרסאות זעירות ונמשכות בסביבה.

למה ביופלסטיקה חשובה ליישומים של האוקיינוס

מפלסטיקים קונבנציונליים כגון פוליאתילן ופוליפרופילן אינם מתאמים בסביבות האוקיינוסים.הם מתפוררים באופן מכני חלקיקים מיקרו-נופלסטיים מצטברים באורגניזמים ימיים ונכנסים לשרשרת המזון.ביו-דרדדרדם ביופוחיות, בניגוד לכך, הם צורכים על ידי מיקרובים טבעיים המתרחשים, מהמיר את הפולימרים, פחמן, מחקר ומים.

יתרונות מרכזיים של bioplastics ב הגדרות ימיות

חידושים של Sourcing ו- Carbon Footprint Reductions

bioplastics נגזר צמחים או חיידקים ללכוד CO2 אטמוספירי במהלך שלב הצמיחה שלהם, לייצר טביעת רגל פחמן נמוכה משמעותית למניעת שומן על-מנת להפצה בהשוואה פולימרים מבוססי מאובנים. מחזור חיים הערכות של חומצה פולילאקטית ו- PHA לעתים קרובות להראות ירידה פליטת גזי חממה של 50–70% ביחס לפוליפרופילן.עבור פרויקטים בנייה ימית שמטרתם מטרות נטו אפס, bioplastics לעזור לפרופיל צמחי של מכשירים סביבתיים.

מלחים קורוזיה התנגדות ו Biofoulating Mitigation

רבים של פורמולות ביופלסטיות להפגין התנגדות טבעית לאפקטים הקורטוזיים של צ'ורידי, צמצום הצורך בציפוי אנטי-קורוזיות רעילים.חלק מה-PHA ומיזוגים המבוססים על עמילן מראים שיעורי ספיגה נמוכים יותר מאשר ניילון, שמירה על כוח מכני תחת סיבולת ממושכת.המשטח של חומרים ביופוחיות מסוימות יכול להרתיע את ההחזקה של barnacles, אצילות, ויצורים אחרים מפגעים על מנת להפחית את צריכת החשמל או להורדת רכיבי תחזוקה ימיים.

Biodegradation Without Persistent Microplastics

היתרון הבסיסי של ביופוחיות ביו-העתיות הוא היכולת שלהם לפרוץ לחומרים לא מזיקים ולא להחליק לתוך מזהמים בלתי נראים.מיקרובים מזכירים אנזימים כי שרשראות פולימרים, המאפשרים לחומר להיות מטבוליזציה. זה מנוגד באופן חד עם פלסטיק קונבנציונלי שפשוט פורץ לתוך חלקיקים קטנים יותר.

סוגי ביופלסטים העיקריים למבנהי הנחתים

פולילאקטי Acid

PLA מיוצר על ידי תסיסה סוכרים צמחיים תירס או סוכרקני לתוך חומצה גלקטית, ואחריו פולימריזציה.זה מוצלח מסחרית באריזה, חד-פעמי, ו 3D הדפסה filament. עם זאת, פחתות PLA לא-מותיות איטי בסביבות ימיות כי הידרוליזה של אג"ח אסטר מתרחשת רק בטמפרטורות גבוהות.

Polyhydroxyalkanoates

PHA הוא מסונתז על ידי חיידקים כי לאחסן פחמן כמו granules intracell. אלה פוליסטרים אלה ידועים נרחב כמו פלסטיק הימי מבטיח ביותר חד-משמעית כי זנים מיקרוביאליים באנזימים חשאיים מים הים כי במיוחד למחוץ את שרשראות פולימריות PHA. מגוון רחב מדי ייצור חומרי גלם החל מפרויקט נוקשה ומחבריק לחברות גמישות כגון Danimer מדעית ומנגיף.

פלסטיק מבוסס Starch ו- Cellulose- Based plastics

הכוכבת הירומפלסטית היא כלכלית וגלויה לחלוטין, אבל הכוח מכני והעמוסה הגבוהה שלה מגביל את השימוש שלה במבנים ראשוניים.בלing TPS עם פוליסטרים ביו-דמדנים כמו פוליאבללן אדפטפטפט או PHA יוצר חומרים עם תכונות קשיחות של מחקר צלולוז מופקים מעץ או אצולה הם צוברים מנפחים של מחזורי דם ארוך-מדומים, אם הם בעלילימים גבוהים יותר, אשר עשויים מחוזקות של מחלות תאוזים, אשר עשויים מחוזקות, או מחוזקות, אשר עשויים מחוזקות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 זמן, 000, 000, 000, 000 זמן, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 זמן, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 זמן, 000, 000, 000 מחסניות

Eoxy מבוסס bio-based Composites

epoxy מבוסס bio-פסי resins נגזר שמן צמחי יכול להחליף epoxies מבוסס שמן ב סיבים מבוססי צמחיים המשמשים עבור סירות, hulls, סיפון, ואת להבים של טורבינות tidals. כאשר בשילוב עם סיבים טבעיים כגון flax, Jute, או basalt, אלה מורכבים מציעים חומר מבני לחלוטין.

חלבון מבוסס ואלגלי פולימרים

חלבון סויה, whey, ו- algal biomass נחקרים כמו דלות זולות להאכילstocks עבור מוצרי פלסטיק biodegradable. Algal ביוpolymers יש את היתרון של גדל במים ימיים או מטבוליים ללא תחרות עם מזון יבולים.מחקר שפורסם בדוחות מדעיים פרטים על החילוץ של פוליצרידים חלבונים ממיקרוג'ה שניתן לעבד אותם לסרטים ועצב עם חלקים קלים, אך לא להחזיק חומרים מתאימים עבור חומרים אלה, אך לא להחזיק חומרים מזיקים, אך לא להחזיק חומרים מזיקים, אלא גם חומרים מזיקים כגון חומרים מזיקים, כמו גם חומרים מזיקים, אך אינם מתאימים עבור חומרים מזיקים, כמו גם חומרים מזיקים, אך אינם מתאימים עבור מבנים שאינם מתאימים עבור חומרים מזיקים, כמו גם חומרים מזיקים, כמו גם חומרים מזיקים, אך אינם מתאימים עבור חומרים מזיקים, אך אינם מתאימים עבור מבנים שאינם שולטים, אלא גם חומרים מזיקים, אך אינם מתאימים עבור מבנים שאינם ממיקרו-מדומים, אך אינם מתאימים עבור מבנים שאינם שולטים, אך אינם מתאימים עבור מבנים שאינם שולטים, אלא גם חומרים מזיקים, כמו גם חומרים מזיקים, אלא גם חומרים מזיקים, אלא מבנים שאינם מתאימים עבור חומרים מזיקים, אך אינם מסוגלים למנוע חומרים מזיקים, אך אינם מתאימים עבור חומרים מזיקים, אך אינם מתאימים עבור חומרים מזיקים, אך אינם מתאימים עבור חומרים מזיקים, אלאצי

דרישות לסביבות ימיות

כוח מכני ויציבות

חומרים המיועדים לעגנים, כיולים, צמתים בסירה, או פלטפורמות offshore חייבים לעמוד בעומס סטטי ודינמי משמעותי. bioplastics בדרך כלל להציג מודלוס נמוך יותר וחוזק Tenile מאשר ⁇ ימי מסורתי או סיבים. פתרונות הנדסיים כוללים חיזוק סיבים, שליטה אוריינטציה במהלך עיבוד, וכימיקלים crosslinking. Finite ניתוח מודלים לחיזוי ארוך טווח ועייפות תחת עומס גלסי.

הידרוליזה ומחסור במים

עודף מים לקחת פלסטיק ממטריקס פולימר, צמצום טמפרטורת המעבר זכוכית ומודולוס. זה יכול להוביל לרכך מוקדם וכישלון. מתקדם PHA ציונים ו clinked bio-epoxies שואפת לשמור על ספיגת מים מתחת 2% על ידי משקל כדי לשמור על אמינות מבנית. הידרופובית טיפולים באמצעות שעווה מבוסס ביולוגית או סיליקון יכול להאט לחות ללא תחת שליטה ביולוגית.

UV ו-Oxidative Degradation

חשיפה לשמש מתיזום photo-oxidation, chalking, ו embrittlement בפולימרים רבים. bioplastic ניסוחים דורשים ייצוב UV ו נוגדי חמצון שאינם רעילים ותואמים עם המערכת האקולוגית הימית. החוקרים מפתחים סופגני UV המבוססים על lignin ⁇ s מופקים מסלע עץ כי לספק ייצוב יעיל בעוד שנותר פחמן שחור, אם מקובל ביישום, מציעה גם תרכובות אור ייצוב, או חסומים מופעלים.

בטיחות אש וסובלנות

מבנים ימיים חייבים לעמוד באש מחמירה, עשן ותקני רעילות, במיוחד עבור כלי נוסעים ומרחבים סגורים. bioplastics הם מטבעם בלתי ניתן לטבול, אבל halogen-free Flame retardants כגון ammonium פוליפוס וסוכני כריזינג המבוססים על ביולוגית יכולים להיות משולבים.קוד ה- FTP של ארגון הים הבינלאומי מתכתיב בדיקות.כל ביופלסט חדש חייב לעבור מזחלות ולהפחית את הפחתת העשן של גזים.

יישומים אמיתיים ומקריות

דיג דיג עתיר ו- Aquaculture Netting

ציוד דיג אבוד או נטוש, הידוע כהילוך רוח, הוא מקור עיקרי של זיהום פלסטיק ימי. תוכניות טייס בים הבלטי כבר פרסו pHA מבוסס ג'לנטים כי מכים בתוך שנתיים אם אבוד, בהשוואה מאות שנים עבור רשתות ניילון.הפרויקט הימי במימון האיחוד האירופי SeaBio פיתח רשתות מבוססות bio-based כי לשמור יעילות דומה לרשתות יקרות, כולל גורם מבוקר, בתעשיית ניילון, כלובות אלה הם בסכנת הכחדה, או חסומים, ללא פגעומים, או חסימת חיים ביולוגיים.

טבלאות, Fenders, and Coastal Infrastructure

מרינה מלאכה קטנה יש ניסיון חרוטות צף שנעשו סיבי עץ ממוחזרים מעורבב עם כבל PHA. אלה ברציפים עם מחזורי קפואים ואפקטי סירה לאחר חיי שירות של 5 שנים, החומר תוכנן עבור composting או anaerobic העיכול.נמל של רוטרדאם חקר באמצעות להקות ביומדרדם מבוסס כוכב, אם, לא יניח בהדרגה לייצב את החוקרים סגסוגת ייצוב, כי לא ניתן להתקין את ה-Freicreekreekrerererereekreekreekreekreekrecorecoream.

אוניות פנים ופעולות לא-Structural

אוניות גדולות וספינות מסחריות משלבות לוחות מבוססי PLA עבור קווי קיר, רהיטים וחופים תקרה.חלקים אלה נהנים ממשקל נמוך, לא-קורוזי, וציות לסטנדרטים פליטה מקורה.חברת המעבורת הנורבגית Fjord1 דיווחה על ירידה במשקל 15% ברכי הנוסעים בעת מעבר מפוליסטר מזכוכית ל-Fla-reinforced PLA, לתרום לחיסכון של כלי החיים של כלי הדם של כלי הדם של כלי הדם.

אתגרים ושיקולים כלכליים

עלויות הייצור והיקף

מחירי PHA הנוכחיים נעים בין 4 ל- 8 קילו-גרם, בהשוואה ל-1 דולר ל- 2 דולר לפוליפרופילן. עלויות תסיסה גבוהות וחשבון הטיהור של מטה הזרם עבור הפער.תחנות הטייס באמצעות חיידקים הגלקטיים המשגשגים בסביבות הסונים מקטין את צריכת האנרגיה והמים.

שינוי לעומת איזון

עיצוב חומר נשאר חזק במשך 10-20 שנים במי הים, אבל אז הביודות במהירות כאשר לא צריך עוד הוא אתגר עצום.אסטרטגיות כוללות שילוב אנזימים מלוטשים אשר מופעלים על אות כימי, או אג"ח הנדסי כי הידרויזה רק לאחר גורם pH מתוכנן. 2023 מראש ב depomable depomerization דווח בטבע הראו כי שינוי המבנה האחורי של תזמון דרמטי מאפשר תזמון של תזמון חומרים מדויקים כדי לשנות את התזמון של תזמון של תזמון.

סטנדרט והסמכת

חוסר תקני ביצועים ביו-דידיות ימיים מקובלים מאוד מעכב את אמון השוק. בעוד ASTM D6691 ו- ISO 19679 לציין שיטות מבחן מבוססות מעבדה, תנאי ים אמיתיים משתנים.תוכנית הסמכה TÜV SÜD עבור פלסטיקים biodegradable בסביבה ימית צובר הכרה, אך אימוץ נשאר מוגבל מהנדסים ואדריכלים ימיים זקוקים לגלי נתונים חומרים המכסים טווח ארוך טווח של מלח, שימור מכני, והשפלה קינטית עדיין כמו פערים של נתונים.

סוף-חיים Infrastructure

מתקני קידוד תעשייתי או מעכלים אנירוביים נדרשים להשפלה מבוקרת של פלסטיקים biodegradable. פשוט להיפטר מהם באוקיינוס אינו מקובל, גם אם החומר הוא מבחינה טכנית בעל יכולת ימית. Ports חייב לפתח איסוף ומערכות טיפול כדי לתעל מרכיבים ביופלסטיים מועתקים לעיבוד מתאים. גישה מעגלית שבה חומרים ממוחזרים לתקופה לפני להיות ממוחזרים ביולוגית היא ארגון מומלץ לייעל את היתרונות הביולוגיים לייעלים ולייעלים לזרמים נפרדים.

תהליכי ייצור עבור מנדטים ימיים

שיטות עיבוד תרמופלסטיות סטנדרטיות כגון הזרקת עובש, חדירה, ומדורג חל על PLA, PHA, ו TPS תערובת עם התאמות קטנות לפרופילי טמפרטורה ושיעורי Shear. עבור אלמנטים מבניים גדולים כגון לוחות hull או pulted פרופילים, ציפוי וריק בהיתוך של ביו-טופס עם סיבים טבעיים הם יותר פרקטיים של הדפסה ביולוגית של צינורות מתכתיים, כמו גם תכונות סטנדרטיות סטנדרטיות של חומרים סטנדרטיות של חומרים סטנדרטיות, אשר מאפשר ירידה גיאומית של חומרים סטנדרטית של חומרים סטנדרטית של תאים מגנטיים, כמו גם תכונות סטנדרטיות, כמו גם תכונות סטנדרטיות, כמו גם תכונות סטנדרטיות.

נהגי מילואים ומנהיגות בתעשייה

כלי מדיניות מאיצים אימוץ.האסטרטגיה של ארגון הים הבינלאומי MARPOL נספח V הגבלות על ייצור זבל על שימוש בחומרים שאינם נמשכים אם ישוחררו בטעות.האסטרטגיה של האיחוד האירופי הפלסטיק והסכם הפלסטיק הקרוב של האו"ם מפלסטיקס צפויים לחייב אחריות מוגברת של היצרן עבור ציוד דיג וציוד תרבות קוה, מה שהופך את החלופות הביו-מחדשניות אטרקטיביות מבחינה כלכלית.

כיוונים עתידיים ופרק באמצעות מחקר

ננוקום bioplastics

שילוב nanocellulose, Chitin nanowhiskers, או גרפן תחמוצת לתוך biopolymer matrices מניב שיפורים כוח, תכונות מחסום, ובקרת השפלה. A nanocomposite של PHA התחזק עם 5% ננוקלוז nanocrystals הציג גידול 40% במודולולים הנדסה ללא הקרבה על פירוק, מה שהופך אותו מתאים עבור צינורות מוטסטיקה יכול להיות נחקר על ידי תאים אלה.

ביולוגיה סינתטית ומעצבת פולימרים

ההתקדמות בהנדסה מטבולית מאפשרת מיקרואורגניזמים לייצר PHA עם רצפי מונומר מדויקים, מניב חומרים עם תכונות תרמיות מכניות מותאמים.חוקרים סינתז PHA המכיל קבוצות פנול המחקות את הנוקשות של פוליקרבונט תוך שמירה על יכולת ביולוגית ימית.זה פותח את הדלת להנדסה bioplastics כי יכול להחליף תרמופלסטיקה ביצועים גבוהים כמו ABS בחומרה ימית כגון שסתום ושאיבה ועלויות דיור מותאם אישית.

אינטגרציה כלכלה מעגלית

המטרה היא מערכת סגורה-loop שבה מבנים ימיים בנויים מחומרים המבוססים על ביולוגית, המשמש את תוחלת החיים המיועדת שלהם, ולאחר מכן ממוחזרים מכנית למוצרים חדשים או מעובדים ביולוגית להזנת מוצרי ייצור ביופלסטי. Coupling מתקני ייצור ביופלסט עם צמחי העיכול אנירוביים בנמלים מרכזיים יכולים ליצור לולאות חומר מקומיות.המכון החדשנית פרסם תרחישים שבהם ניתן ל 30% מהביקוש הימי להיות מרוצה על ידי פתרונות ביולוגיים, אשר מספקים, אשר מספקים, באמצעות פתרונות אנרגיה מעגליים, אשר מספקים.

Outlook for Widespread אימוץ

הכדאיות הטכנית של bioplastics ידידותי לסביבה עבור יישומים מבניים ימיים הוקמה באמצעות מחקרים מעבדה ופריסה מסחרית מוקדמת.השאר hurdles מושרשים בכלכלה, בסטנדרטים, לוגיסטיקה ולא כימיה. [+] מאמצים משותפים בין מדענים חומריים, מהנדסים ימיים, קובעי מדיניות, ומפעילי נמל יקבעו את מהירות המעבר.עם המשך ההשקעה בטכנולוגיה התוססת, עיבוד טבעי, וסיום-חיים, תשתיות ביופלסטיות, יכולות לעבור ממרכיבים חשמליים, אשר נועדו להחזיר את החומרים המהנדסים של הטבע, אשר נועדו לרכיביטרנטיים, אשר נועדו לרכיביפנים, אשר נועדו לרכיביפנים, אשר נועדו בעיקר לרכיביימים של מינרלים, אשר נועדו לרכיבי הטבע, אשר נועדו לרכיביפנים, אשר נועדו כדי להחזיר את החומרים המהנדסים של מינרלים, אשר נועדו לרכיביכים, אשר עומדים, אשר נועדו לרכיביכים, אשר עומדים, אשר עומדים, אשר עומדים על ידי מהנדסיכים, אשר עומדים בפני תהליכי שינוי חומרים חשמליים, עם המשך ההשקעה של טכנולוגיות תת-ידי הנדסה דיגיטלית, עם המשך.