MUNDOMATERIAL » Electrónica

Kenaf, composites, coches e móbiles

admin — Thu, 20 May 2010 08:19:41 +0000

Considerada tradicionalmente como unha fibra basta, o kenaf está atopando un lugar nos mercados electrónicos e de automoción. A súa combinación con PLA, un bioplástico que provén de fontes naturais como o millo, ilustra o novo enfoque no desenvolvemento dos materiais que estamos experimentando. 2009 foi declarado como o ano Internacional das Fibras Naturais e esta entrada é a terceira nunha serie dedicada a elas.

Qué é o kenaf?

O kenaf, ou Hibiscus Cannabinus, pertence á familia das Malvaceas e prodúcese en todos os continentes, pero os maiores produtores son Indios e A china. O kenaf e as súas fibras son a miúdo comparados co iute e o cánabo, cos que comparte moitas das aplicacións descritas a continuación:

Usos tradicionais, de baixo valor: corda, cordel, téxtil, uso en cortes e en alimentación animal.
Aplicacións innovadoras, de valor medio: papel, produtos de madeira, esteiras medioambientais, material absorbente para aceite e líquidos.
Aceite de kenaf: comestible, tamén pode ser usado en cosmética, lubricantes ou produción de biofuel.
Materiais compostos ou composites, alto valor: as fibras de kenaf poden ser usadas como recheo ou reforzo, con resinas epoxy ou termoplásticos.

Ademais de compartir moitas das citadas aplicacións, o kenaf comparte seu resistancia co cánabo e o yute, que os converte en cultivos dobremente ecolóxicos, xa que non requiren moita auga, pesticidas ou fertilizantes para medrar sans.

Produción

Samsung Cheil en Malaisia

Samsung Cheil, a filial coreana do grupo Samsung, estreaba en 2008 un centro para a recollida, procesamento, empaquetado e distribución da fibra de kenaf. Aínda que tradicionalmente dedicada ao negocio téxtil, Samsung Cheil diversificou o seu negocio para cubrir outro tipo de materiais e produtos químicos. A importancia estratéxica do centro en Malaisia, que é froito dun esforzo entre Samsung Cheil e Symphony Advance Sdn Bhd (SASB), é o desenvolvemento e comercialización de materiais compostos de plástico e fibras de kenaf. O obxectivo inicial é exportar 1000 toneladas ao mes, aínda que se prevee duplicar este volume cando se empece a comercializar o material en Xapón. O valor engadido da fibra de kenaf, cando é usada en materiais compostos, pode ser suficiente para permitir a substitución de tabaco polo cultivo de kenaf.

Kenaf Green Industries

Con sede en Israel, Kenaf Green Industries pon a disposición dos seus clientes o seu coñecemento sobre produción, transformación e comercialización de kenaf, axudando a novos produtores a establecer o seu negocio. Kenaf Green Industries comezou un proxecto piloto en Etiopía para Global Energy, tendo como obxectivo a plantación de 10,000 hectáreas de kenaf, que complementarán a produción actual de ricino.

Mellorando o papel

Segundo Treehugger, e o departamento de Agricultura dos Estados Unidos, USDA, o kenaf mellora o rendemento das árbores na fabricación de papel. As fibras de kenaf conteñen menos lignino que a polpa de madeira, e polo tanto facilitan o proceso de produción, reducindo custos enerxéticos. O uso de fibras de kenaf en papel tamén mellora as súas propiedades, facendoo máis resistente, máis branco e mellorando o resultado final da impresión. É por estas razóns por que tamén se usa en papel reciclado. O kenaf non é a única fibra, ou compoñente, natural que compite para substituír ás árbores como materia prima do papel. Outros candidatos son o cánabo, o bambú e o bagazo obtido da cana de azucre.

Vision paper é un produtor de papel que non usa árbores, nos Estados Unidos. Vision paper viuse afectado polo peche de fábricas de papel estadounidense e desde marzo do 2008 busca comprar o seu propio equipo, para seguir producindo de maneira independente papel de acordo con fibras de kenaf.

Composites ou materiais compostos

Toyota e os coches

Toyota investigou o uso de kenaf en aplicacións de automoción durante case unha década. Toyota usou kenaf como material no marco dunha porta no 2000, pero en 2008 xa o usaba en 5 compoñentes nun total de 27 modelos, principalmente de gama alta. Algúns dos primeiros exemplos de partes de coche onde Toyota usou kenaf:

2000: Celsior. Marco porta. Composite kenaf/polipropileno
2001: Brevis. Marco porta. Composite kenaf/polipropileno
2003: Harrier. Marco porta e panel de asento. Composite kenaf/polipropileno
2003: Raum. Cuberta de roda de recambio. Composite kenaf/ácido poliláctico

En maio do 2008, Toyota anunciou un acordo co Instituo Indonesio de Investigación do Tabaco e Fibras para levar a cabo un programa de desenvolvemento de sementes de kenaf. Toyota puxose como obxectivo o facer todas as partes do interior dos seus coches con materiais renovables, polo que o coñecemento sobre a produción do kenaf volveuse máis vital que nunca.

NEC e os móviles

A combinación de acedo poliláctico, PLA, e fibras de kenaf para crear un material biocomposto ou biocomposite como o usado para producir a peza do Raum do Toyota, é unha tendencia moi marcada no mercado dos materiais. Vimos exemplos de biocomposites, ademais de en aplicacións automotivas, en produtos electrónicos como é o caso do Eco-Mobile de NEC. Aquí vos traduzo a definición de NEC do seu Eco-Mobile:

Un móbil cuxa cuberta está feita de bioplástico reforzado con fibras de kenaf. O material consiste en acedo poliláctico proveniente de millo ao que se lle engadiron fibras de kenaf e un aditivo de NEC como axentes de reforzo. O novo bioplástico ten mellores propiedades mecánicas e maior resistencia á calor que o PLA e o seu proceso de produción reduce á metade as emisións de CO2 orixinadas por un plástico convencional. É a primeira vez que se usa un material con tales credenciais medioambientais para producir a cuberta dun móbil. O Eco Eco-Mobile foi sacado ao mercado o 10 de marzo do 2006 por NTT DoCoMo baixo o nome comercial “FOMA (R) N701iECO”.

Conclusión

O kenaf, como a maioría das fibras naturais, segue mantendo un gran potencial por explotar no mundo dos materiais. O seu uso en combinación con bioplásticos podería mellorar as propiedades destes, abrindo novas aplicacións para ambos os dous materiais.

Entradas de mundomaterial relacionadas:

2009 Ano Internacional das Fibras Naturais: o Fique en Colombia

2009 Ano Internacional das Fibras Naturais

Radiador de coche en bioplástico

Outras fontes de información:

Samsung Cheil Kenaf Malaysian project

Try Out the 5 Best Kinds of Tree-Free Paper

Composites with PLA used in automotive

Presentation on kenaf and automotive applicatiosn by Toyota

Foto: photo credit: MShades

As directivas WEEE e RoHS: Como afectaron aos plásticos?

admin — Wed, 06 Aug 2008 17:34:31 +0000

Introdución

Hoxe falarei a como o mercado electrónico está cambiando a súa política desustentabilidade , en boa parte forzado pola lexislación europea. Para entendérmonos, cando falo de produtos electrónicos refírome aos móbiles, ordenadores, reprodutores de DVD e CD, etc.

Un informe do 2007 da Universidade da ONU estimaba que a cantidade de aparellos electrónicos e eléctricos, AEE, posto en 2005 no mercado EU27 foi de 10,3 millóns de toneladas. En 2005 a cantidade de residuos de aparellos electrónicos e eléctricos, RAEE, foi entre 8,3 e 9,1 millóns de toneladas. O mesmo informe prognostica que en 2020 a cantidade de RAEE ascenderá a 12,3 millóns de toneladas.

A cantidade de residuos xerados en Europa e como son estes son tratados conduciu a tres lexislacións europeas: WEEE (ou RAEE), RoHS e REACH, nas súas siglas en inglés. Se non sabedes moito de cómo os residuos electrónicos son tratados en países en vías de desenvolvemento e os riscos que comporta, botádelle unha ollada ás ligazóns ao final deste post, na categoría Outros.

WEEE directive, Waste electrical and electronic equipment, 2002/96/EC

Directiva RAEE, Residuos de aparatos eléctricos e electrónicos, 2002/96/EC

Esta directiva, á que me referirei polas súas siglas en ingles, WEEE, pon obxectivos para a recollida, reciclaxe e recuperación de todo tipo de AEE. Grazas a esta directiva, os produtores de AEE son responsables dos seus produtos, incluso cando acaba a súa vida útil. A maioría dos produtores decidiron unirse a sistemas de xestión nacional, que adoitan ser organizacións sen ánimo de lucro ou fundacións que xestionan os residuos por unha cota. Algúns produtores decidiron crear asociacións propias, como é o caso de ERP Recycling. Neste caso, os produtores reciclan e xestionan os seus propios produtos. Polo tanto deberían ser recompensados a longo prazo polos cambios que efectúan agora nos seus produtos para facilitar a reciclaxe.

RoHS directive, Restriction of the use of certain hazardous substances in electronic equipment, 2002/95/EC

Directiva RoHS, Restrición do uso de certas substancias perigosas en equipo electrónico, 2002/95/EC

A Comunidade Europea é consciente de que produtos consumidos en Europa acaban noutros países, como China e a India, onde as condicións de reciclaxe e tratamento non están correctamente lexisladas. O contido tóxico presente na gran parte dos aparellos electrónicos adoita ser reciclado por traballadores sen protección polo que acaban envelenandose. Por isto, e tamén polos riscos para usuarios Europeos, redactouse a directiva RoHS. Limita o uso dos seguientes materiais perigosos:

Chumbo
Mercurio
Cadmio
Cromo hexavalente
Bifenil polybrominado, PBB
Difenil polybrominado, PBDE

A substitución destas substancias deu lugar a novas tecnoloxías e alternativas, xerando un clima de competición na industria europea. Tamén é interesante considerar o efecto que teñen ambas as dúas directivas en compañías fóra de Europa, xa que a lexislación se lles aplica igual se os seus produtos acaban aquí.

REACH Regulation, Registration, evaluation, authorisation and restriction of chemical substances, EC 1907/2006

Regulación REACH, Rexistro, avaliación, autorización e restricción do uso de substancias químicas, EC 1907/2006

REACH fai responsables aos produtores e importadores de substancias químicas de obter información sobre os seus produtos e rexistrara nunha base de datos centrais. Algo peculiar ocorre cando lle explico a alguén de que vai REACH. Se falo cos meus amigos ou familia, a resposta adoita ser: Cómo que teñen que facer probas ás substancias químicas? Iso non se fai xa? Evidentemente se a discusión é de traballo, a contestación é: Isto matará a pequena empresa. As dúas contestacións son lóxicas, pero eu prefiro estar segura e que as substancias químicas sexan analizadas antes de entrar no mercado. Tampouco é coma se nunca nos equivocásemos no pasado con respecto do perigo para a saúde que supón un produto químico, Porén, supón un gran esforzo para a industria química e por iso REACH será implementado en fases durante 11 anos.

Deseño sustentable

Antes de que os produtos electrónicos se convertan en residuos, incluso antes de que sexan postos no mercado, moitas cousas pódense facer para diminuír o seu impacto negativo na saúde e o medio ambiente. O primeiro, por suposto, é conseguir que o produto cumpra as dúas directivas, RoHS e WEE. Isto significa que todas as substancias cubertas por RoHS teñen que ser substituídas. Os cambios que se necesitan en materiais e tecnoloxías para eliminar o chumbo das soldaduras, por exemplo, merecen un post. Eu centrareime máis adiante na substitución dos retardantes de chama brominados.

Outras cuestións que os deseñadores teñen que ter en conta á hora de deseñar un novo produto electrónico para que sexa máis sostible son:

redución do consumo de enerxía
redución do peso
redución no uso de embalaxe ou no impacto que este ten
etiquetado claro dos materiais, especialmente dos perigosos.
pezas de plástico que pesen máis de 25 gr han de ser marcadas
redución na variedade de materiais
produtos fáciles de desmantelar, o que se consigue evitando pezas pequenas ou usando un so tipo de tornillo
eliminación de tratamentos que non son compatibles coa reciclaxe, como pinturas e/ou etiquetas
aumentar o contido de material reciclable ou de pezas reusables, para que a reciclaxe sexa rentable
aumentar a vida útil do produto, a través de deseño modular ou facendo produtos máis resistentes

A maioría dos puntos da anterior lista son bastantes obvios. Tampouco son novos para os produtores de aparellos electrónicos. Pero só agora, cando se volveron responsables da reciclaxe e tratamento dos seus produtos, empezaron a aplicalos.

Os plásticos nos trebellos electrónicos

Os trebellos eléctricos e electrónicos, AEE, representan un 6% do volume de plástico usado en Europa, segundo o informe anual de 2007 de PlasticsEurope. O contido medio de plástico nos RAEE é dun 30%, pero espérase que medre a medida que produtos novos convértense en residuos. Os plásticos máis comunmente usados nos AEE son termoplásticos, como PS, PP, ABS ou PC.

Aínda que moitos outros son tamén usados, a variedade de plásticos atopados en AEE é relativamente pequena se se compara con outras aplicacións, como embalaxe.

A directiva WEEE establece os seguintes obxectivos para tratamento de residuos de aparellos electrónicos:

65%: reutilización e/ou reciclaxe, sexa químico ou mecánico
75%: recuperación, incluíndo reciclaxe e incineración con recuperación de energía

É dicir, o plástico presente nos RAEE debe ser reciclado ou recuperado polo menos en parte para acadar os obxectivos marcados pola lexislación. Os termoplásticos usados en EEE adoitan ter un valor máis elevado que o PE ou o PET, usados en embalaxe, e polo tanto a reciclaxe debería ser máis rendible. No entanto, cando se compara coa reciclaxe de coches resulta menos económico xa que as pezas obtidas son máis pequenas. Probablemente o maior desafío tecnolóxico ao que se enfrontan os recicladores é o de eliminar as substancias tóxicas prohibidas na directiva RoHS. Isto resulta necesario pois doutra forma os plásticos reciclados obtidos non poderían ser vendidos en Europa, xa que non cumprirían a directiva RoHS.

Con case 3 millóns de toneladas de plástico usado nos EEE en Europa, a industria viuse forzada a adaptarse con prontitude ás novas necesidades instigadas pola lexislación. Aquelas compañías que desenvolveron tecnoloxías e materiais conformes á directiva RoHS teñen unha vantaxe competitiva, xa que os produtores de EEE necesitan cambiar de materiais.

Unha das materias con maior competitividade é a retirada do mercado de PBB e PBDE, retardantes de chama brominados. Neste momento, os seguintes produtores de aditivos venden alternativas a estes compostos (Fonte: Ministerio Danés de Medioambiente, 2006):

Ciba Specialty Chemicals
Clariant
Italmatch Chemicals
Martinswerk
Nabaltec
Supresta

Por suposto, tamén existen produtores e distribuidores de plástico que ofrecen graos especiais sen PBB ou PBDE para o mercado electrónico. Pero como xa mencionei anteriormente, cada unha das substancias na lista de RoHS provocou o desenvolvemento de novas solucións, xerando bastantes cambios no mercado. É doado que ocorra un cambio de poder na industria cando os cambios lexislativos son tan esixentes como estes, xa que os participantes tenden a adaptarse a diferentes ritmos.

O tema é realmente moi amplo, con moitas tecnoloxías que poderían analizarse. Se tedes algunha preferencia, non dubidedes en facermo saber. Eu pola miña parte intentarei facer un post sobre o plástico reciclado canto antes. Mentres tanto, divertídevos visitando algunhas das ligazóns a continuación para saber máis deste tema: