„Kukoricakeményítőből fogaskereket és mobiltelefont is lehet készíteni”

Forradalmasíthatja az elektronikai ipart és az alkatrészgyártást kísérleteivel a BME GPK kutatója, aki megújuló erőforrásokból származó és egyben biológiai úton lebontható műanyagok fejlesztésén dolgozik.

„Képesek vagyunk a természet körforgását az ember szolgálatába állítani. A „bioműanyagokkal” a természetből kölcsönzünk egy darabkát, amelyet pár év használat után természetes módon vissza tudunk juttatni a származási helyére. Ebben rejlik a ’biopolimerek’ egyedisége és döntő befolyása a jövő generációinak életére” – ecsetelte Tábi Tamás, a BME Gépészmérnöki Kar Polimertechnika Tanszék adjunktusa, és az MTA–BME Kompozittechnológiai Kutatócsoport tudományos munkatársa.

„A mesterséges és a mindennapokban gyakran előforduló műanyagok (mint például a polietilén vagy a polipropilén) kőolajból származnak, míg a biológiai módszerekkel lebontható polimerek, más néven ’bioműanyagok’ valamilyen megújuló erőforrásból, például kukoricakeményítőből eredeztethetők” – mutatta be szakterületét a BME oktatója. Felhívta a figyelmet arra, hogy a magyar szakirodalomban gyakran – és tévesen – „lebomló polimereknek” nevezik ezeket az anyagtípusokat, holott „egyes bioműanyagok bomlása – egyelőre – csak kémiai rásegítéssel, bár természetes módon indítható el, így a helyes kifejezés a lebontható”. „A szerves anyagokhoz hasonlóan irányított biológiai komposztálással, azaz, bontóbaktériumok segítségével a bioműanyagokból víz, szén-dioxid és humusz lesz. Így válik teljessé a természet körforgása: egy egyszerű agrártermékből használati tárgy, majd biológiai lebomlás után a növények által hasznosítható tápanyag lesz a termék életciklusa végén” – fejtette ki Tábi Tamás, aki közel 10 éve az ipari komposztáláson túl lehetséges lebontási folyamatokat is kutatja a bioműanyagok szerkezeti jellemzői mellett.

Kutatási területét egy bioműanyagból előállított szakító-próbatesttel szemléltette. E tárgy 100 százalékban kukoricakeményítőből készült, és első ránézésre olyan, mint egy „átlagos” műanyag tárgy. „A bioműanyagok előállításához 20-30 százalékkal kevesebb energia szükséges, mint a hagyományos polimerekhez. A teljes életciklusukra vetített szén-dioxid lábnyom is kisebb, hiszen a bioműanyagok lebontásához nincs szükség a környezetet károsító folyamatokra” – sorolta az előnyöket. Az ilyen természetes anyagokat elsősorban csomagolástechnikai célokra használják. „Néhány hónappal ezelőtt az egyik kutatótársam meglepő módon az ’R’ épület büféjében biológiai úton lebomló műanyag pohárban kapta kézhez az italát” – elevenítette fel személyes élményét, kiegészítve azzal, hogy Magyarországon még kevés helyen gyártanak bioműanyagból készült használati eszközöket, és a teljes műanyagiparban 1-1,5 százalékot tesz ki a biopolimerek aránya.

Jelenleg is folynak kutatások e természetes anyag tartósságának vizsgálatára, hiszen mindössze néhány évtizedre visszanyúló és egyelőre hiányos ismeretek állnak rendelkezésre. A műegyetemi oktató szerint a hagyományos és a biopolimerek tartóssága hasonló, „a bioműanyagok a polietilénnel, a polipropilénnel, polisztirollal és talán még a polietilén-tereftaláttal, vagy a poliamiddal is versenyképesek”. A biopolimerek ára ma még a kétszerese a hagyományos műanyagokénak, ugyanakkor Tábi Tamás hozzátette, hogy „egyre több természetes eredetű műanyagot gyártó üzem alakul világszerte, így az ár is csökkenhet idővel”.

A gépészmérnök-kutató kifejtette, a természetes újrahasznosítás egyik fontos feltétele, hogy a biológiailag lebontható műanyagokat a hagyományos polimerektől elkülönítve kell gyűjteni, ám Magyarország még nem rendelkezik kiépített infrastruktúrával ehhez. „Hiányzik a háztartásokból a komposztáláshoz szükséges szerves hulladékgyűjtő tartály, amelybe többek között a bioműanyagokat szelektálni lehetne” – fogalmazott. Úgy véli, az emberek ismeretein és hozzáállásán is javítani kell, hiszen a „szelektív hulladékgyűjtés egy felelősségteljes cselekedet, amely csak kellő tudás birtokában végezhető jól. Például sokan nem tudják, hogy a zsíros pizzás dobozt sem szabad a papírszemét közé helyezni”.

Tábi Tamásnak meggyőződése, hogy a bioműanyagok „többre hivatottak annál, mint hogy csak csomagolóanyagokként használják őket”. „Műszaki tulajdonságaik más funkciókat is megengednek. Ezen kívül szálerősítéssel olyan módosított biopolimerek hozhatók létre, amelyek akár fröccsöntött fogaskerekekhez, azaz, nagy teherviselésű, ellenálló alkatrészekhez is felhasználhatók” – fejtette ki kutatásainak további célját a BME szakembere, aki Bolyai János Kutatási Ösztöndíjat nyert 2013-ban (dolgozatának címe: Megújuló, valamint természetes erőforrásból előállított polimer biokompozitok fejlesztése teherviselő alkalmazásokhoz - szerk.), így közel 3 éve dolgozik azon, hogy a műszaki műanyagokhoz (jelentős mechanikai tulajdonságokkal rendelkező polimerek, például poliamid, amelyet géptervezésnél alkalmaznak, vagy a poliéter-éterketon, amelyet speciális, a magas hőmérsékletnek is ellenálló alkatrészeknél használnak – szerk.) hasonló tulajdonságú polimereket fejlesszen.      munkálkodik. Már bizonyította, hogy a bazalt-szálerősítés kedvező hatású a kukoricakeményítőből készült bioműanyag mechanikai tulajdonságaira, jelenleg az anyag kristályosodásával összefüggő kísérleteket végez.

„Ha az alapanyagban lévő hosszú polimer molekulaláncok rendezetlenek, azaz a szerkezet amorf, egy átlátszó és emelt hőmérséklet hatására könnyen lágyuló anyag jön létre” – állítja Tábi Tamás, aki kísérleteiben különböző adalékanyagokat adott az eredeti polimerhez, amelynek szerkezete így kristályrácsokba rendeződött, és egy jobb tulajdonságú, opálos, akár 100-120 fokig hőálló anyag jött létre. A BME kutatójának tapasztalata, hogy a végeredmény szempontjából nem mellékes az eredeti polimerhez kevert szálak hosszúsága. A hagyományos, az ipari partnerek által forgalmazott granulátumot „ömledék” halmazállapotba hozta és ezzel vonta be a folytonos bazaltszál-köteget. Így egy henger alakú, műanyag köpennyel borított bazalt-granulátumot kapott, amely külsőre hasonlít a kábelezésnél használt, műanyaggal bevont rézvezetékekhez, és amelyből utána fröccsöntéssel hosszú bazaltszál erősítésű terméket gyártott. „E technológiával a hagyományos ömledékkeveréssel (ún. extrúzióval) és fröccsöntéssel gyártott anyagokhoz képest két-háromszoros ütőszilárdságú anyagszerkezet állítható elő, pusztán a szálhossz növelésével” – ismertette a Bolyai-ösztöndíjas kutató, akinek álma egy jobb hőálló-képességű fogaskerék-alkatrész kifejlesztése ebből a szálerősített bioműanyagból. Ösztöndíjasként kiváló értékelést kapott eddigi eredményeire, a bazaltszállal erősített anyagszerkezetek kristályosodásával kapcsolatos kutatásait egy remélhetőleg sikeres zárójelentés után egy újabb Bolyai Ösztöndíj keretében szeretné folytatni, és e témából idővel akadémiai fokozatot szeretne szerezni.

Tábi Tamás szerint a biológiai úton lebontható műanyagok számos lehetőséggel kecsegtetik a kutatókat, és az újításokra nyitottak a mobiltelefon-gyártók is. „Már globális problémát jelent az elhasznált és idejemúlt mobiltelefon-tartozékok elhelyezése, ráadásul az alkatrészek egy része veszélyes hulladéknak minősül. Néhány éven belül megvalósíthatónak tartja olyan bioműanyagok kifejlesztését, amelyekből telefon és laptop elő- és hátlapok hozhatók létre. „Így az elektronikai alkatrészek kivételével az összes tartozék visszakerülhetne származási helyére, azaz, a természetbe.”

A kutató jelenleg részt vesz egy karokon átívelő, bioműanyagokkal foglalkozó kutatásban is: a BME Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Szerves Kémia és Technológia Tanszékkel közösen dolgozik egy biológiai úton lebontható habanyag fejlesztésén, amely a habosított polisztirol (köznapi nevén hungarocell – szerk.) kiváltására irányul. „A főként műszaki cikkek csomagolására használt anyagból nagy mennyiség halmozódik a hulladéklerakókban. E hulladék mennyiségének kezelésére megoldás lehet, ha a hagyományos műanyag helyett komposztálással lebontható anyagból készülnek a térkitöltő habok” – zárta gondolatait Tábi Tamás.

TZS - TJ

Fotó: Takács Ildikó