Büyüyü Sürdürülebilir Deniz Bileşenleri için Gerekli
Deniz itkileri modern gemi tasarımında kritik bir unsurdur, hassas manevra, dinamik konumlandırma sağlar ve yakıt verimliliği geliştirirler. Bu su geçirmez birimler geleneksel olarak paslanmaz çelik, alüminyum alaşımlar ve bronz, kalıcı mühendislik plastikleri için hazır beton, yatakları ve konutları sağlarken, bu malzemeler gerekli mekanik performansı sağlarken, bu tür kimyasal maddeler ve enerji tasarrufu sağlar.
Biyodegradable Malzemeler Nedir?
Biyodegradable malzemeler mikroorganizmalar tarafından ortaya konulan maddelerdir - bakteri, mantarlar ve enzimler - su, karbon dioksit, methane ve biyokütücüler özel çevresel koşullar altında. Tüm biyodegrad edilebilir malzemeler aynı şekilde veya aynı oranda kırılabilir. Bazı endüstriyel kompostlama tesisleri kontrol edilen sıcaklık, nefse ve oksijen seviyelerini gerektirir, diğerlerinden dolayı toprak veya deniz sularında yavaş yavaş yavaş yavaş yavaşlar, deniz itenleri ile dondurulur.
Yaygın Biyodegradable Plastikler
- [FONT:0)Polylactic Acid (PLA): ), mısırdan veya şekerkaneden türlenmiş. endüstriyel kompostlama gerektirir; yavaş yavaş soğuk deniz sularında.
- [FONT:0)Polyhidrxyalkanoates (PHA): [Dönemli: [Döntgenlik:0) Deniz ortamındaki Degradlar, ancak mekanik özellikler orta.
- [FONT:0)Polybutylene Succinate (PBS): [Dönetici: [Dönetici:0) Doğal fiberlerle karıştırılabilir bir polyester.Yer ve deniz koşullarında çeşitli oranlarda biyodegrad edilebilir.
Doğal Fiber Kompozitler
Doğal fiberler, hemp ve kenaf, biyodegrad edilebilir polimer matrikslerde güçlendirme olarak giderek daha fazla kullanılır. Bu kompozitler yüksek sertlik oranlarına ulaşabilir, aşırı yüklere maruz kalmayanlar için cazip hale getirebilirler. Ancak, suları absorbe edilirler - koruyucu kaplamalar veya bariyer tabakaları zamanla mekanik bütünlüğün şişmesini ve kaybını önlemek için gereklidir.
Deniz Thruster İmalatı'nda Biyodegradable Malzemelerin Avantajları
Mekanik bileşenler için biyodegrad edilebilir malzemeler kabul edilebilir çevre ve ekonomik faydalar sağlayabilir, malzemeler seçilip uygun şekilde tasarlanır. Aşağıda birincil avantajlar vardır.
Persist Plastik Atıklarının Azaltılması
Metaller, plastik, acetal ve poliurethane gibi, yüzyıllar boyunca okyanusta devam edebilir, deniz hayatına zarar veren mikroplastiklere parçalanır. Biyodegradable polimerler zararsız maddelere kadar tasarlanır, dramatik bir şekilde uzun vadeli kirliliği azaltır.
Aşağı Karbon Ayak izi
Birçok biyodegradable malzeme yenilenebilir biyokütlelerden elde edilir, bu da büyüme sırasında atmosferik karbon dioksiti yakalamaktadır. PLA, örneğin, mısırdan üretilen geleneksel petrol bazlı plastiklerden yaklaşık% 70 daha düşük.Eğer üretim süreci yenilenebilir enerji tarafından desteklenirse, biyodegrad edilebilir tüm yaşam döngüsü, metal veya fosil yakıt plastiklerinden önemli ölçüde daha düşük olabilir.
End-of-Life Scenarios'ta Dekompozisyon
Bir iter operasyonel hayatının sonuna ulaştığında, biyodegrad edilebilir bileşenler, toprak dolu veya incinerated olarak biyogazete edilebilir veya yenilenebilir enerji kaynağı olarak da sindirilir.
Hafifletme potansiyeli
Doğal fiber kompozitler genellikle cam destekli plastik veya metallerden daha düşük yoğunluklara sahiptir. Metal bir yatak odası veya bir poliurethane mühürü bir flax-reinforced bioplastik kompozit, iter ünitesinin genel ağırlığını azaltabilir. Çünkü itkiler hull extremities'de bulunur, her kilogram monte sistemi üzerindeki yapısal talebi azaltır ve geminin ışık ağırlığıyla yakıt ekonomisini artırabilir.
Düzenleme ve Pazar Teşvikleri
Uluslararası Deniz Örgütü (IMO) tarafından sera gazı emisyonlarını azaltmak ve liman yetkililerinin yeşil tedarik politikalarını benimsemeleri için baskı ile karşı karşıya kalabilirler. Mekanik olmayan parçalardaki biyodegrad edilebilir malzemeler kullanarak operatörler sürdürülebilirlik bilgilerini ortaya çıkarabilir. Bazı sınıflandırma toplumları, limandaki tercih edilebilir malzemeleri tercih etmeye yol açabilir.
Teknik Meydanlar ve Malzeme Performansı
Yararlılara rağmen, biyodegrad edilebilir malzemeler deniz itkilerinde yaygın olarak kullanılabilir. Sert sualtı ortamında - yüksek tuzlu konsantrasyon, sürekli nem, biyofouling, UV maruziyeti (yüzücü sürücüler için) ve mekanik aşınma - her malzeme üzerinde aşırı talepler inceler.
Saltwater ve UV Exposure
Deniz itkileri, dikteci bir ortamda çalışır ve betonarme zeminlerine güvenir.Denizli plastikler, yüzeysel yüzeylerdeki güçten kaynaklanan sert bir pompalar, betonarme veya kaybolabilir. PHA materyallere güvenirken, denizden mezun olan betonarme problemleri için çok fazla brifing yapısal parçalara sahiptir.
Mekanik Güç ve Direnişi Giyin
Thrusters yüksek torsion, cavitasyon erozyonu ve sertten takmak için aşınmayı deneyimliyor.Mevcut biyodegrad edilebilir malzemeler tipik olarak yüksek çözünürlükte daha düşük maliyetli, modulus ve malzemeye dirençli olmayan plastik veya alaşım alüminyumlarla güçlendirilmeli. Örneğin, flax-fiber kompozitler mükemmel özel sertlikte performans sergiliyorlar, ancak biyo-dönüşümlü polimerler, tırnaklar ve biyo-verilebilir polimerlerden yapılan engellerden yapılmış yüzler muhtemelen erkenden başarısız olur.
Üretim ve İşleme Constraints
Biyodegrad edilebilir polimerler genellikle ısıtılır ve daraltılmış pencerelere sahiptir. Enjeksiyon ve enjeksiyon kalıplama sıcaklıkları termal bozulmadan kaçınmak için dikkatli bir şekilde kontrol edilmelidir. Doğal fiberlerdeki Moisture içeriği ABD Sahil Güvenlik veya Lloyd's Register flammability ve üretim hatlarına karşı çıkan malzemelere neden olabilir, ki bu da sermaye yatırımını arttırır.
Maliyet ve Scalability
Biyodegradable polimerler şu anda iki ila beş kat daha geleneksel mühendislik plastiklerinden bir per-kilogram temelinde daha pahalıya mal oluyor, ancak yüksek kaliteli kompozit preformsler maliyetle artarsa, biyodegrad edilebilir iterlerin elde edilmesi, çevresel faydaların arttırılması için gerekli olan maliyetle iki kat daha yüksek olabilir.
Mevcut Araştırma ve İnovasyonlar
Deniz tahrik uygulamaları için uygun olarak tasarlanmış çeşitli akademik ve endüstriyel araştırma grupları aktif olarak biyodegrad edilebilir malzemeler geliştiriyor. Hedef, kabul edilebilir son yaşam özelliklerini korurken performans boşluklarının üstesinden gelmektir.
Gelişmiş Bio-Composites
PHA'yı tedavi edilen flax veya hemp fiberleri, gelişmiş bir sertlik ve biyodegradasyon kontrolü ile kompozitler verir.Fron Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, ilk modulusların %90'ını koruyan bir kompozit iter bıçak gösterdiler, çünkü bir PLA-PHA karışımı matrix ve hücreli kaplama ile daha fazla çalışma gerektirir.
Koruyucu Kaplamalar ve Çok katmanlı Yapılar
Bir pratik yaklaşım, sadece betonsuz bileşenlerde (örneğin, adil, kapaklar, kablo bezleri) metal veya geleneksel plastikleri eleştirel olarak yüklenen parçalar için korurken, bir başka strateji, beş yıl veya daha fazla süre sonra malzemeyi koruyan ince bir biyodegradatif kaplama uygulamaktır. Örneğin, PCL katmanını korumak için.
Hybrid Systems and Geometri Design
Geodegradasyon için iterlerin tasarımı - biyodegrad edilebilir parçalar arasında bir yerlerde, merkezin yeniden kullanılabilir metal veya non-biodegradable bileşenlerden kolayca ayrılır - sorumlu end-of-life işleme.Bir parçalı veya makyaj maliyetinin çevresel fayda ile karşılaştırıldığında minimum olduğunu gösterir.
Çevresel Etki ve Yaşam Döngüsü Değerlendirme
Biyodegrad edilebilir iterlerin gerçekten çevresel zararları azaltıp, kapsamlı bir yaşam döngüsü değerlendirme (LCA) gerekli olup olmadığını belirlemek için LCA, ham malzeme satın alma, üretim enerjisi, ulaşım, kullanım aşaması ve son yaşam kaderi için hesaba katılmalıdır.
Raw Material Influences
Tarım ürünlerinin biyoplastikleri arazi kullanımı, gübre koşmak ve gıda yarışması hakkında endişeler ortaya koyar. Ancak, bir sonraki nesil yemlemeler, gıda atıkları ve tarım kalıntıları bu sorunları hafifletebilir. Doğal fiberler gibi flax ve hemp özellikle gıda ürünleri ile rotasyonda yetiştirilen, özellikle de kömür ürünleri ile birlikte büyüme sırasında karbon sequestered.
Üretim Enerji ve Su
PLA üretimi birçok petrol bazlı plastikten daha az enerji tüketiyor, ancak PHA, fermentasyon ve arıtma için önemli enerji gerektirir.Su kullanımı değişir: fiber ürünler kuru bölgelerde sulamaya ihtiyaç duyarken, bakteri yetiştiriciliği steril su gerektirir. İyi tasarlanmış LCA bu girdileri geleneksel malzemelerden kaçınan kirliliği karşı karşılaştıracaktır.
Deniz Ortamında Kullanım Aşaması
Pusher'in operasyonel hayatı boyunca, biyodegradable malzemeler biyolojik monomerlere veya katkılara suya zarar vermemelidir. Mikroplastik erozyondan gelen herhangi bir polimer için risktir ve biyodegradable olanlar bu konuda çok büyük veya çok yavaştır ve ilk sonuçlar, düzgün bir şekilde formüle edilmiş PHA'ların parçalanmasına zarar verebilir.
End-of-Life Scenarios
Biyodegradability'in çevresel yararı sadece bileşeni uygun bir bozulma yolunda giderse gerçekleşir.Eğer bir biyodegrad edilebilir bir iter bıçağı yeni bir materyale geri dönüştürülür ve geri dönüştürülemez, biyolojik atıkların geri dönüşümü mümkün olabilir ve bakire reçineye ihtiyacı azaltılırsa, ancak operatör hala yakıt tasarrufu sağlar.Eğer oksijen eksikliği olan bir toprak deposunda tasarruf edilirse, methane (güçlü gaz) tamamen kırılmaz. Enerji kurtarma ile ilgili olarak, biyo-netral geri dönüşüm tesisine bağlıdır.
Future Outlook ve Endüstri Kabul
Deniz Kuvvetleri, sınıflandırma toplumları ve çevresel düzenleyiciler yavaş yavaş tehlikeli maddeler içermeyen malzemeler kullanımını şekillendirir. Bazı gemi geliştirme elemanları zaten terk edilmiş malzemeler için biyodegrad edilebilir malzemeler belirtilmektedir - kasıtlı olarak tüketilen veya değiştirilmesi gibi deniz azaltımı dahil edilmiştir.
Collaborative Research and Pilot Projects
Sürdürülebilir nakliye Girişimi ve Green Marine Council gibi sanayi kuruluşları, iki yıldan sonra sadece küçük yüzey erozyonunu test etmek için pilot projeler başlattılar, ancak sonuçlar PHA tabanlı mühür halkalarını son zamanlarda patlayıcı olmadan kurtardı.
Düzenleme ve Sertifika Geliştirmeleri
DNV GL ve Bürosu Veritas, çevre dostu malzemeler için sınıf dışılaşmalar geliştiriyor. Bu notlar ISO 14855 (aerobik kompresyon) ve ISO 19679 (Denizaltın) ecotoxicity üzerinde tanımlanmış sınırları olan bir malzeme, bu tür bir uyum beyanı alacak.Bir kez bu tür bir şekilde kabul edilen bir kez, gemi sahipleri ISO 14855 (aerobik kompostlama) tedarik etmek için net özelliklere sahip olacaklar.
Anastream için Zaman Çizelgesi
Üç ila beş yıl içinde, biyodegrad edilebilir malzemeler, kapsamlı betonlar ve boru hatları gibi yapı dışı bileşenler için standart hale gelmeleri bekleniyor.For load-bearing structural parts, a date of yedi to on years is real. birincil sürücüler will be improve material formulas (özellikle PHA Mixer components), otomatik kompozit üretim ve karbon vergilerinden ve plastik atık düzenlemelerinden ekonomik baskı.
Biyodegradable malzemeler, biyodegradasyon riskinin kabul edilebilir ve performans gereksinimlerinin orta düzeyde olduğu bileşenlere odaklanmak için somut bir yol sunar. Teknoloji bugün henüz tüm uygulamalar için yeterince olgun değildir, ancak maddi bilimde istikrarlı ilerleme, kaplama koruma ve hibrid tasarım, boşlukları kapatmaktadır. Biyodegradasyon riskinin kabul edilebilir ve performans gereksinimlerinin orta olduğu bileşenlere odaklanırken, endüstri bugün geçişe başlayabilir ve yarın tamamen sürdürülebilir itenlerin maliyetinin daha düşük olmasını talep eder.