O desenvolvimento da tecnologia de biopolímeros

19 de abril de 2023

10:33

Os imperativos ambientais, como a ambição da UE de se tornar o primeiro continente neutro em carbono até 2050, são importantes para a indústria de não-tecidos, e a introdução de novos materiais exige o contributo e a colaboração de engenheiros de materiais, têxteis, químicos e mecânicos. Como uma área natural de pesquisa aplicada para a equipe multidisciplinar especializada do NIRI, Steven Neill, diretor de tecnologia do NIRI, analisa o desenvolvimento da tecnologia de biopolímeros e destaca as instalações laboratoriais em escala de protótipo que ajudam a tornar novos materiais comercialmente viáveis, com menor risco financeiro.

A demanda para reduzir as emissões de CO2, globalmente, inclui aquelas geradas pela produção de polímeros, produção de tecidos não tecidos, processos de conversão e montagem de produtos e preocupações com o fim da vida útil do produto. Há uma obrigação crescente por parte dos fabricantes de se concentrarem numa série de factores de produção. A selecção das matérias-primas, a mudança para energias renováveis ​​e a redução da utilização global de energia são preocupações críticas. Da mesma forma, o tratamento de resíduos pré-consumo durante o processo de fabrico, juntamente com um esforço para reduzir os processos que fazem uso intensivo de água e lidar melhor com a gestão de águas residuais, são questões prementes de produção. Juntamente com a produção, os fabricantes são cada vez mais obrigados a considerar o ciclo de vida do produto a longo prazo, incluindo a reutilização; reciclar e devolver materiais ao ciclo de produção ou devolver materiais ao ecossistema natural.

Neste contexto, a mudança de materiais derivados de combustíveis fósseis para materiais alternativos está a provocar uma transformação nos não-tecidos, mas apresenta uma série de desafios - seja na adaptação de novos materiais a técnicas de processamento convencionais ou na adaptação de técnicas de processamento atuais a novos materiais. O crescimento e o desenvolvimento dos biopolímeros representam uma alternativa clara aos plásticos derivados de combustíveis fósseis, aplicável a uma série de setores. Na sua forma natural, os biopolímeros têm sido utilizados ao longo da história: fibras e ligantes naturais, em grande parte de origem animal, vegetal ou mineral. Mas olhando para biopolímeros alternativos, para formação de fibras/filamentos, existe atualmente uma gama de opções disponíveis, incluindo:

A tecnologia de formação de teia apropriada para cada uma dessas opções varia, por exemplo, cardação, airlaying, wetlaying, meltblowing e spunbonding. Embora todos estes processos sejam bem estabelecidos, existem grandes desafios envolvidos na introdução de novos materiais em qualquer setor ou linha de produtos. Conseguir processamento e conversão sem problemas de novos materiais usando equipamentos convencionais é um desses desafios. A abordagem alternativa atual é adaptar equipamentos convencionais para obter um processamento sem problemas. Qualquer que seja o caminho seguido, para que novos materiais sejam comercialmente viáveis, eles devem atender às especificações e às demandas de desempenho dos materiais e produtos que irão substituir.

Combinar materiais com as propriedades exigidas em uma mistura que reúna o melhor de ambos os materiais é uma opção para superar tais desafios e obter o desempenho desejado. Alternativamente, aditivos de processo ou de desempenho podem ser adicionados durante a preparação da matéria-prima ou durante o processamento. A blendagem pode ser feita na etapa de preparação do polímero (composição), misturando diferentes tipos de fibras antes da cardagem, airlaying ou wetlaying. Na deposição úmida, os aditivos do processo podem ser adicionados à pasta de fibra, enquanto os melhoradores de desempenho em formas não fibrosas, como pós, podem ser adicionados durante o processo de deposição da fibra ou nas teias formadas.

Olhando para essas opções de processo, Neill destaca a importância do investimento do NIRI em tecnologia laboratorial: "Os laboratórios do NIRI são equipados exclusivamente com equipamentos em escala de prototipagem para avaliar a processabilidade, explorar combinações de polímeros com aditivos de processamento e desempenho e para otimizar as condições do processo para extrusão de biopolímero em filamentos, tecidos não tecidos fiados e fundidos por fusão.