فرصتها و چالشهای پودر بامبو به عنوان پرکننده برای پلاستیکهای زیستتخریبپذیر
پودر بامبو چیست؟ پودر بامبو مادهای پودری است که از مواد خام بامبو از طریق روشهای فرآوری فیزیکی مانند خرد کردن، آسیاب کردن و الک کردن به دست میآید. این پودر به عنوان نوعی افزودنی پرکننده طبقهبندی میشود. پس از پردازش چوب بامبو، تقریباً 30٪ از مواد زائد حاصل را میتوان به پودر بامبو قابل استفاده تبدیل کرد. پودر بامبو به عنوان یک ماده پرکننده زیست توده قابل توجه، به طور گسترده در بخشهای مختلف – از جمله کالاهای مصرفی روزانه، کشاورزی و مواد جانبی صنعتی – مورد استفاده قرار میگیرد و مزایای زیستمحیطی و اقتصادی را ارائه میدهد.
اجزای اصلی پودر بامبو شامل اجزای آلی مانند سلولز، لیگنین و همیسلولز است. همچنین حاوی مواد مختلف دیگری از جمله خاکستر، پروتئینها، لیپیدها و پکتین است. طبق تحقیقات انجام شده توسط آکادمی جنگلداری فوجیان، هنگام استفاده از بامبوی سه ساله موسو (Phyllostachys edulis) به عنوان ماده اولیه، سلولز 37.3٪ از ترکیب پودر بامبو را تشکیل میدهد، در حالی که لیگنین 24.5٪ را تشکیل میدهد.
پودر بامبو چگونه طبقهبندی میشود؟ پودر بامبو به عنوان یک ماده پرکننده زیست توده حیاتی، به دلیل ویژگیهای سازگار با محیط زیست، کم کربن، زیست تخریب پذیر و مقرون به صرفه بودن، به طور گسترده در توسعه محصولات پلاستیکی در زمینههای مختلف – از جمله کالاهای مصرفی روزانه، مهندسی ساخت و ساز، حمل و نقل و کشاورزی – مورد استفاده قرار میگیرد. با توجه به اینکه خواص فیزیکوشیمیایی و عملکرد کاربردی پودر بامبو به شدت به توزیع اندازه ذرات آن وابسته است، پودر بامبو بر اساس اندازه ذرات و کاربرد مورد نظر به چهار دسته اصلی طبقهبندی میشود: پودر بامبوی درشت، پودر بامبوی ریز، پودر بامبوی میکرو و پودر بامبوی فوق ریز.
پودر بامبوی درشت (در مقیاس میلیمتر): این دسته شامل پسماندهای فرآوری شده تولید شده در طول رندهکاری زبر، رندهکاری ریز و سیمکشی نوارهای بامبوی استاندارد است. این نوع پودر بامبو ساختار کامل فیبر بامبوی خود را حفظ میکند. جذب رطوبت قوی اما جریانپذیری ضعیفی دارد و در درجه اول به عنوان پرکننده برای بستر گربه، خوراک دام، ملات سیمان و باکلیت استفاده میشود. پودر بامبوی مرغوب (60 میکرومتر ≥ D90 > 30 میکرومتر): این دسته با پردازش بقایای چوب بامبو با استفاده از پودرکنندههای پرسرعت مجهز به غلتکهای حلقهای تولید میشود. این نوع پودر بامبو شروع به نشان دادن درجه خاصی از فعالیت سطحی میکند و سطح ویژه آن به طور قابل توجهی افزایش مییابد. هنگامی که به عنوان پرکننده در پلیاسترهای زیستتخریبپذیر گنجانده شود – و از طریق تکنیکهایی مانند قالبگیری تزریقی، ترموفرمینگ و قالبگیری فشاری پردازش شود – میتواند برای تولید محصولاتی مانند چاقو، چنگال، قاشق، فنجان قهوه، سینی نشا و گلدانهای گلخانه استفاده شود. پودر میکرو بامبو (30 میکرومتر ≥ D90 > 10 میکرومتر): از بقایای فرآوری بامبو با استفاده از یک سیستم پشت سر هم شامل یک آسیاب غلتکی حلقهای (پودرکننده پرسرعت) و یک طبقهبندی کننده هوا تولید میشود. در این محدوده اندازه ذرات خاص، خواص عملکردی پودر بامبو دچار تحول قابل توجهی میشود. به طور خاص، آبدوستی و ظرفیت جذب آن به طور قابل توجهی افزایش مییابد. این ماده به عنوان یک پرکننده ایدهآل برای کیسههای خرید زیستتخریبپذیر، کیسههای پیک، کیسههای زباله، کیسههای تخت، کیسههای تیشرت و کیسههای نشاء عمل میکند.
پودر بامبوی فوقالعاده ریز (D90 ≤ 10 میکرومتر): از پسماندهای فرآوری بامبو از طریق یک فرآیند پشت سر هم چهار مرحلهای تولید میشود: آسیاب غلتکی حلقهای، طبقهبندی هوا، پودر کردن با جت هوا و طبقهبندی نهایی هوا. در این مرحله، پودر بامبو انرژی سطحی بسیار بالایی از خود نشان میدهد و دارای ویژگیهایی شبیه به نانومواد است که آن را برای تولید فیلمهای کشاورزی زیستتخریبپذیر مناسب میکند.
مزایای عملکردی استفاده از پودر بامبو به عنوان پرکننده چیست؟
در مقایسه با سایر مواد پرکننده آلی و معدنی، بامبو هنگام استفاده به عنوان پرکننده برای مواد فیلم و کیسه، مزایای متمایزی ارائه میدهد. این مزایا عمدتاً در پنج جنبه زیر آشکار میشوند:
1) چگالی پایین استخراج شده [چگالیهای استخراج شده برای پودر بامبو با اندازه ذرات 60، 30، 20 و 10 میکرومتر به ترتیب 0.33، 0.26، 0.23 و 0.17 گرم بر سانتیمتر مکعب است]، که به طور مؤثر هزینههای لجستیک را کاهش میدهد؛ 2) محتوای پلیساکارید بالا و محتوای خاکستر پایین، که اتصال عرضی آسان با پلیاستر را تسهیل میکند و در نتیجه به بهبود خواص مکانیکی در مواد فیلم و کیسه کمک میکند؛ 3) محتوای نشاسته بالا، که منجر به فرآیندپذیری و انعطافپذیری عالی میشود؛ 4) تخلخل فراوان و نفوذپذیری بالا، امکان تشکیل یک ساختار پایدار متصل با ماتریس پلیاستر را فراهم میکند؛ و 5) هزینههای پردازش پایین، که نیازی به تجهیزات پیشرفته یا فرآیندهای تولید پیچیده ندارد.