В наши дни, когда становится повседневной нормой использование не наносящих ущерба окружающей среде «зеленых» продуктов, на исследование и разработку биополимеров, а также их универсальных применений в продуктах многоразового использования, особенно в деталях автомобилей, возлагаются большие надежды, как со стороны промышленности, так и со стороны потребителей.

Несмотря на то, что разработка биоматериалов продолжает осуществляться быстрыми темпами, перед их внедрением по-прежнему стоят проблемы высоких цен, недостаточных производственных мощностей и инфраструктуры для компостирования, которую еще только предстоит создать. Все эти проблемы отрицательно влияют на кривую роста.

Нам еще только предстоит стать свидетелями того, как производство биополимеров достигнет масштабов, достаточных для удовлетворения спроса, и цен, которые будут конкурентоспособными по отношению к полимерам на нефтехимической основе. А это еще очень далеко от реальности, даже в Европе, где рост объемов производства биополимеров является наиболее устойчивым. Тем не менее, следует отметить и оценить инновационные разработки и применения биополимеров при создании потребительских товаров многоразового использования, а также в автомобильной промышленности, наряду с уже внедренными применениями в области упаковки потребительских товаров. С учетом такого сценария развития в автомобильной промышленности, такие продукты, как полиоксипропионовая кислота (PLA) и полибутилен сукцинат (PBS) являются основными претендентами с наиболее высокими возможностями использования в отрасли благодаря их способности подвергаться биологическому разложению без ущерба для стандартов качества отрасли.

Для того чтобы использовать PLA и прочие биополимеры в автомобильной промышленности (особенно, для производства внутренних деталей), необходимы продукты, соответствующие требованиям стандартов качества, т. е. имеющие самую высокую степень прочности, низкую степень деградации под воздействием солнечных лучей, устойчивость к истиранию, высокую износостойкость и огнестойкость. Хотя у PLA и имеются некоторые недостатки в том, что касается соответствия стандартам, новые материалы и модифицирующие добавки все больше расширяют, как масштабы своего использования, так и диапазон своих применений.

В настоящее время все усилия сосредоточены на совершенствовании механических и тепловых свойств так, чтобы биополимеры могли быть эффективными альтернативами менее дорогостоящим товарным материалам. В числе новых разработок новые марки пенопластов из PLA для поддонов для мяса, изготавливаемых термоформованием, новые добавки для повышения прочности и уменьшения деградации, а также материалы, армированные волокном, которые многократно увеличат число применений.

Совершенно очевидно, что можно с уверенностью сказать, что автомобильная промышленность является идеальным местом использования таких биополимеров, как PLA, для того, чтобы они начали повсеместно использоваться в глобальном масштабе как реализуемые на рынке и широко применяемые продукты, не наносящие ущерба окружающей среде, используемые для производства внутренних компонентов автомобилей, а также прочих многоразовых продуктов.

В этом плане японские автомобильные компании, такие как Mazda и Mitsubishi, стали основными инициаторами деятельности в этой области, не говоря уже о такой, как Ford Motors, которая серьезно рассматривает возможность использования возобновляемых пластмасс на биологической основе для производства внутренних деталей своих автомобилей. Такие достойные всяческого одобрения усилия этих компаний в области изучения возможностей использования возобновляемых пластмасс в качестве альтернатив их аналогам на нефтехимической основе, несомненно, ознаменуют начало нового этапа для стимулирования обширных исследований и разработок, направленных на реальное создание автомобильного сообщества, не наносящего ущерба окружающей среде.

Японская компания Mazda Motor Corp. запустила в промышленное производство самую первую биологическую ткань, которая использовалась для производства чехлов для сидений и отделки дверей выпускаемой компанией модели Premacy Hydrogen RE Hybrid. Биологическая ткань, которая реализуется под брэндовым названием ‘Mazda Biotechmaterial', изготавливается на сто процентов из полимолочной кислоты (PLA).

Разработанная совместно компанией Mazda с Teijin Limited и Teijin Fibers Limited на предприятии для научно-исследовательских и проектно-конструкторских работ в Хиросиме, биологическая ткань не содержит никаких материалов на основе нефтепродуктов, обеспечивая, тем не менее, качество и износостойкость, которые необходимы для использования  в качестве чехлов сидений. В ходе работ был создан целый ряд технологий для управления всей молекулярной архитектурой сырой смолы для повышения прочности волокна до тех пор, пока она не достигнет значений, соответствующих стандартам в области прочности, износостойкости, устойчивости к истиранию,  более низкой степени деградации из-за воздействия солнечных лучей, а также огнестойкости. Технология создания биологической ткани Mazda, которая на сто процентов состоит из полимолочной кислоты, полученной из растений, станет прочной основой для разработки будущих материалов на биологической основе для снижения нагрузки на окружающую среду.

Еще одним вкладом в разработки японских компаний, предназначенные для создания “зеленого» автомобиля, является совместное исследование Mitsubishi Motors Corp. и Института промышленных технологий Айчи по разработке биополимера из полибутилен сукцината (PBS) и бамбукового волокна для внутренних компонентов автомобиля. PBS производится из 1,4-бутандиола (нефтехимический продукт) и бутандикислоты (янтарной кислоты, которая является продуктом ферментации сахарного тростника или кукурузы). Считается, что армированный волокном продукт обеспечит более высокую жесткость и прочность.

Совсем недавно компания Ford Motor Co. также заявила о том, что она имеет намерение начать производить внутренние детали автомобиля из продуктов на природной основе, которые способны растворяться после окончания срока их эксплуатации. На самом деле компания уже приступила к использованию пластмассовых продуктов на биологической основе, когда она начала применять смесь уретанового пенопласта, полученного на основе соевых бобов при производстве автомобиля Mustang, и теперь этот материал присутствует в шести автомобилях компании. По сообщению подразделения компании Ford по исследованию материалов и инжиниринговым разработкам, пока еще очень далек тот день, когда компании, производящие автомобили, совсем прекратят использовать детали, которые затем приходится выбрасывать на свалку.

Среди возобновляемых материалов, которые подходят для выполнения таких задач, в Ford нацеливаются на полимеры с запоминанием формы (которые восстанавливают изначально заданную форму при определенной температуре), композиты, при создании которых используются природные структурные материалы, такие как кенаф, конопля и джут, полимолочная кислота, получаемая из кукурузы, а также технологию Mucell (при применении которой используются микроскопические пузырьки воздуха для повышения структурных эксплуатационных характеристик пластмассы). Наиболее трудной задачей, которую стремятся решить в Ford, является переход от использования традиционных пластмасс к использованию PLA, которая обладает способностью полностью  поддаваться компостированию.

Тем не менее, существуют две серьезные проблемы, препятствующие использованию PLA при производстве автомобильных деталей: разложение создаваемой в настоящее время PLA в течение двух месяцев и то, что для формования PLA необходима большая продолжительность ее нахождения в пресс-форме.

В ходе дальнейшего развития событий ниже по цепочке следует ожидать, что автомобильные компании будут накладывать некоторые обязательства на участников логистической цепочки для обеспечения продуктами, которые не наносят ущерба окружающей среде. Кроме того, следует также ожидать в будущем агрессивной интенсификации научно-исследовательских и проектно-конструкторских разработок в области материалов, которые способны поддаваться биологическому разложению, в отличие от тех, которые производятся из полиэфира, поскольку их утилизация может оказаться слишком затратной по сравнению с утилизацией и компостированием таких продуктов как такие сидения, которые производят с использованием тканей из PLA. Еще одним стимулом в этой области является необходимость уменьшения зависимости от нефтехимических продуктов.

Также для того, чтобы идея о компостировании PLA была жизнеспособной, может потребоваться, чтобы и другие компоненты, такие как пенопласт, коврики, акустическая прокладка и дверные панели, также изготавливались из PLA (или же каких-либо иных компостируемых и биологически разлагаемых пластмасс) для того, чтобы избежать необходимости отделять по окончании срока эксплуатации биологически разлагаемые продукты от утилизируемых продуктов. С учетом того периода времени, который потребовался PET для того, чтобы стать преобладающим материалом на рынке, полимерам на биологической основе может потребоваться не менее пятидесяти лет для того, чтобы реализовать свой потенциал.

Отметив это, подчеркнем также, что путешествие длиной в тысячу миль начинается с первого шага, и, следовательно, использование PLA и прочих полимеров на биологической основе при изготовлении внутренних компонентов автомобилей является для автомобильной промышленности именно таким первым шагом на пути  к достижению возобновляемости.

www.polymery.ru