muovi

Sano PEBF! Se on pieni askel ihmiskunnalle, mutta suuri harppaus biomassamuoville

Ke, 02/28/2018 - 20:54 Toimitus
Biomassasta muovia (kuvituskuva)

Oulun yliopiston Kestävän kemian tutkimusyksikössä on kehitetty uusi synteettinen biopolymeeri, jonka tutkijat ovat nimenneet lyhenteellä PEBF. Polymeeriä voidaan valmistaa biomassapohjaisista raaka-aineista siten, että materiaalin sisältämä hiili on kokonaisuudessaan biomassaperäistä.

Muovia on nykyisin joka puolella ja siitä on tulossa (ja on jo tullut) varsinainen kiusaus. Sääli vain, että samalla se on erittäin hyvä ja käyttökelpoinen materiaali.

Tosin muoveja on monenlaisia, ja etenkin uudenlaiset biomuovit ovat erittäin kiinnostavia, koska ne tehdään ei-fossiilisesta biomassasta. Sen ansiosta niiden raaka-aine on peräisin uusiutuvista lähteistä ja se maatuu verrattain nopeasti.

Sitä ei siis päädy vuosituhansiksi ekosysteemiin, kuten perinteinen muovi.

Uuden oululaisen muovilaadun monomeeri valmistetaan käyttäen apuna Pd-katalysoitua suorakytkentämenetelmää, jonka avulla saadaan valmistettua ns. bisfuraanirakenne.

Tutkijat vertasivat uuden synteettisen biomuovin ominaisuuksia pakkausmateriaaleista tuttuun PET-muoviin. Uuden PEBF-muovin havaittiin pitkälti muistuttavan sekä mekaanisilta että termisiltä ominaisuuksiltaan PET-muovia.

PET, eli polyetyleenitereftalaatti on eritoten pakkausteollisuudessa käytetty muovi, mutta esimerkiksi fleece-kankaat kudotaan PET-kuiduista. Sitä voidaankin tehdä muun muassa kierrätetystä virvoitusjuomapullojätteestä – tai tulevaisuudessa kenties PEBF-muovista.

Itse asiassa syitä PET:in korvaamiseksi PEBF:llä on ekologisuuden lisäksi muitenkin : uuden muovin barriääri- eli läpäisyn esto-ominaisuudet osoittautuivat huomattavasti PET:iä paremmiksi. Esimerkiksi happikaasua ja vesihöyryä kulkeutui kaksinkertainen määrä PET-muovista valmistetun kalvon läpi verrattuna uudesta PEBF-muovista valmistettuun kalvoon.

Lisäksi tutkijat havaitsivat, että polymeerirakenteen sisältämä bisfuraanirakenne estää tehokkaasti UV-säteilyn kulkeutumisen materiaalista valmistetun kalvon läpi.

PET-muoviin on näet lisättävä erillisiä UV-suoja-aineita, jos materiaalista halutaan valmistaa UV-suodattava filmi.

Tutkijat arvioivatkin, että ensi vaiheessa uudelle synteettiselle biomuoville voi löytyä käyttökohteita korkean teknologian sovelluksissa, joissa tarvitaan kehittyneitä materiaalin suojaominaisuuksia.

Tutkimustulokset julkaistiin Macromolecules-lehden artikkelissa UV-Blocking Synthetic Biopolymer from Biomass-Based Bifuran Diester and Ethylene Glycol.

PEEK-kestomuovilla voi korvata metalliakin

Ma, 04/03/2017 - 16:12 Toimitus

PEEK-kestomuovia käytetään nykyisin erilaisissa teknisissä sovelluksissa, mutta pienillä parannuksilla se voisi taipua aivan uudenlaisiin käyttökohteisiin. Ville Myllärin tutkimuksessa PEEK-kuidut ohenivat ja saivat pintaansa yhdisteitä, jotka pystyvät hajottamaan orgaanisia aineita. 

Polyeetterieetteriketoni eli PEEK on kestomuovi, jota käytetään silloin kuin muut muovit eivät enää ominaisuuksiensa puolesta riitä. Sillä on erityisen hyvä lämmön- ja kemikaalien kesto sekä mekaaninen lujuus. PEEKin korkea hinta, noin sata euroa kilolta, kuitenkin rajaa sen käyttöä erikoiskohteisiin.

PEEKiä käytetään muun muassa ydinvoimaloiden tiivisterenkaissa, lentokoneissa korvaamaan metalleja ja erilaisissa lääketieteellisissä sovelluksissa, kuten kalloimplanteissa", kertoo TTY:llä ensi perjantaina väittelevä Ville Mylläri.

Mylläri tutki PEEK-pohjaisten kuitujen käyttömahdollisuuksia yhä vaativimmissa sovelluksissa. Yksi tutkimuksen tavoitteista oli valmistaa mm. mahdollisimman ohuita PEEK-kuituja.

"Ohuita kuituja käytetään esimerkiksi lääketieteessä katetrien suojapunoksina", Mylläri sanoo.

Mylläri myös ikäännytti PEEK-kuituja lämmön ja valon avulla. PEEKin ylin suositeltu käyttölämpötila on 250 astetta, mutta testien perusteella tämä lämpötila haurastuttaa kuituja suhteellisen nopeasti.

"Sama vaikutus on myös UV-valolla. Sen huono kesto on yllättäen yksi PEEKin suurimmista heikkouksista."

Kolmannessa osiossa PEEKiä muokattiin kemiallisesti. Kuidun pintaan muodostui UV-säteilyn ansiosta kemiallisia yhdisteitä, jotka pystyvät hajottamaan orgaanisia aineita.

"Ominaisuutta voitaisiin hyödyntää muun muassa itsestään puhdistuvissa ja antimikrobisissa tekstiileissä sekä fotokatalyyttisessä ilmanpuhdistuksessa", Mylläri ehdottaa.

Artikkeli on Tampereen teknillisen yliopiston tiedote vain hieman toimitettuna.

Kemiallinen joulukalenteri 4/24: PVC ja muut joulumuovit

Su, 12/04/2016 - 06:54 Jarmo Korteniemi
Kuva: Sean McMenemy

Päivän kuvaJoulu on muovintäyteistä aikaa. Tuorekelmu, polyesterikuidut, joulupukin naamari, kuplamuovipehmusteet, tehdaspakkaukset, muovikuusi ja -koristeet. Mistä se kaikki oikein tulee?

Muovit koostuvat pitkistä molekyyliketjuista, polymeereistä. Niiden sekaan laitetaan yleensä vielä monia täyteaineita tekemään muovista halutunlainen. Lisäaineita voi olla jopa 80 % koko tuotteesta.

Eräs vanhimmista muovityypeistä on päivän aine, PVC. Sitä onnistuttiin kehittämään jo 1800-luvun alussa, mutta otettiin kunnolla käyttöön vasta lähes sadan vuoden päästä, kun sitä keksittiin muokata lisäaineilla. PVC on sellaisenaan kovaa ja haurastakin muovia, jota pehmitetään tarvittaessa nykyisin esimerkiksi myrkyllisillä ftalaateilla. (Siksi pehmeitä PVC-muoveja ei kannatakaan liiaksi hiplailla.)

Nykyään PVC:stä tehdään mm. viemäriputkia, johtojen eristeitä, pankkikortteja sekä sadetakkeja. Jonkun kaapista voi löytyä myös muunkinlaisia PVC-pukuja.

PVC eli polyvinyylikloridi sisältää paljon klooria, enimmillään sitä on jopa kaksi kolmasosaa. PVC:tä poltettaessa syntyy paitsi suolahappoa myös erittäin myrkyllisiä dioksiineja. Koska kaikissa polttolaitoksissa ei ole valmiuksia poistaa aineita palokaasuista, PVC-muovit kannattaakin pistää kaatopaikalle menevään sekajätteeseen.

Lähes kaikki muut yleisimmät muovit voidaan hävittää energiajätteenä. Samalla tosin muoveihin varastoitunut hiili päästetään lämmittämään ilmakehää.

Vuonna 2016 pakkausmuovien kierrätyksessä on tarkoitus ottaa aimo askel eteenpäin. Pullojen ja muovipussien kierrätysmahdollisuushan löytyy nykyään (lähes) joka kaupasta.

Mutta mistä muovi tulee? Sitä valmistetaan lähinnä öljystä, polttoainetuotannon sivutuotteena. Sellaisista hiilivedyistä, jotka ilman muoveiksi muuttamista todennäköisesti tupruteltaisiin tavalla tai toisella taivaalle. Kaikesta ihmiskunnan käyttämästä öljystä vain muutama prosentti päätyy muoveiksi, ja muovin tuotannon vaikutuksen on arvioitu olevan häviävän pieni osa kasvihuonekaasupäästöistä. Suomessa muovituotteita valmistetaan noin 600 000 tonnia vuodessa.

Otsikkokuva: Sean McMenemy / Flickr
Valokuvat alla: Caitlyn Willows, David Prasad / Flickr

Kuva: Caitlyn Willows
Kuva: David Prasad / Flickr
Kuva: David Prasad / Flickr

Hämmästyttävä video: plankton syö muovia

Merissä velloo valtavat määrät muovia, joka jauhautuu jatkuvasti pienemmiksi ja pienemmiksi palasiksi.

Jopa niin pieniksi, että kalojen lisäksi myös plankton nielee muovia syödessään ja ottaessaan merivettä sisäänsä. Näin muovi päätyy lopulta myös meidän lautasillemme ja sisäämme.

Laskelmien mukaan ihmiskunta heittää maailman meriin vuosittain 5,3 – 14 miljoonaa tonnia muovijätettä, ja siitä vain osa painuu merten pohjaan.

Yllä olevalla ainutlaatuisella videolla näkyy, miten mikromuovi päätyy planktonin sisään. Video on kuvattu Plymouthin meritieteellisessä laboratoriossa Iso-Britanniassa, missä Five Films -yhtiön kuvausryhmä laittoi ultraviolettivalossa hohtavaa (fluoresenttia) polystyreenimuovia 7-30 mikrometrin kokoisina palasina veteen, missä oli planktonia. Ja sitten kuvattiin mitä mikroskoopissa näkyi.

New Scientist -lehden julkaisemassa palasessa lopullisesta lyhytelokuvasta näkyy kolme tuntia nopeutettuna; muovihituset kulkevat tuossa ajassa planktonin pikkuriikkisen elimistön läpi. Toisinaan muovi ei kulkeudu näin nopeasti, vaan jää jumiin useiksi päiviksi. Muovi haittaa planktonin toimintaa ja lisääntymistä, mikä vaikuttaa myös epäsuorasti merien ekosysteemien toimintaan.

Älä tunge mikromuovia naamaasi ja suuhusi

Ke, 06/10/2015 - 17:42 Toimitus

Joka kerta, kun peset polyesteripohjaista vaatetta, huuhtoutuu pesuveden mukana noin 1900 pientä kuidunpalasta eteenpäin veden kiertokulussa. Joka ikinen muovipussi, myös maatuva sellainen, tuottaa suuren määrän muovihiukkasia. Ja joka kerta, kun käytät kosmetiikkaa, mihin on  varta vasten lisätty muovihitusia, lisäät myös muoviroskan määrää ympäristössämme.

YK:n ympäristöohjelman arvion mukaan valtamerissä kelluu noin 13 000 muovin palaa jokaista neliökilometriä kohden, ja tästä suurin osa on tätä jatkuvasti pienemmiksi pilkkoutuvia muovinpalasia, niin sanottua mikromuovia. 

Tämä mikromuovi on siinä mielessä ikävää, että muovi ei käytännössä hajoa ympäristössä kerran sinne jouduttuaan. Jätevedet kuljettavat mikromuovit nopeasti vesistöön, jossa ne hajoavat yhä pienemmiksi, eivätkä jätevedenpuhdistamot pysty suodattamaan niitä tehokkaasti.

Siinä missä suuret luonnossa olevat muoviriekaleet ja -kappaleet ovat haitallisia ja vaarallisia eläimille, ei mikromuovista sinällään ole toistaiseksi selvää tutkimustietoa. Mutta luonnollisestikaan se ei ole hyvä asia: tämä mikromuovi on levittäytynyt siinä määrin jo joka puolelle planeetallamme, että sitä on jopa lähes jokaisessa suupalassa, jonka syömme. 

Ranskassa tehdyn tutkimuksen mukaan esimerkiksi normaalissa ravintolassa tarjottavassa simpukka-annoksessa on noin 500 mikromuovihitusta. Suomalaispöydissä muovia on erityisesti merikalatuotteissa; Helsingin ympäristökeskuksen tutkimukset osoittavat, että mikromuovia on lähes kaikista Helsingin merialueella kerätyistä pintavesi- ja sedimenttinäytteistä; MARLIN-projektin (Baltic Marine Litter Project) tutkimuksen mukaan puolestaan 75% kaikesta Suomen rannoilta löytyneestä jätteestä on muovia.

Ongelmana on myös se, että vaikka muovi sinällään ei olisi ehdottoman haitallista, se näyttää keräävän itseensä ympäristömyrkkyjä. Muovien myrkkypitoisuudet voivat olla jopa miljoona kertaa suurempia verrattuna niitä ympäröivään veteen. 

Mikromuovi ja kosmetiikka

Erityisen ikävää mikromuovi on tuotteissa, mihin sitä varta vasten lisätään. Tällaista on muun muassa kosmetiikka, missä muovimateriaaleja eritoten poishuuhdeltavissa kosmetiikkatuotteissa, kuten kuorintavoiteissa sekä myös hammastahnoissa.

Vaikka kosmetiikka-alalla pyritään yhä useammin korvaamaan mikromuoveja toisilla ainesosilla ja esimerkiksi EU-ympäristömerkki tulee kieltämään mikromuovit saippuoissa ja shampoissa varsin pian, on markkinoilla paljon mikromuoveja sisältäviä tuotteita.

Julkaisimme talvella testin suomalaisen CosmEthicsin mobiilisovelluksesta, joka auttaa kuluttajaa välttämään kosmetiikan haitallisia ja allergisoivia aineita. Nyt sovellus tunnistaa myös mikromuoveja sisältävät tuotteet.

Toimitusjohtaja Katariina Rantasen mukaan yhtiö on lisännyt tietokantaan kaikkiaan 16 erilaista muovia yhteistyössä Suomen ympäristökeskuksen kanssa ja tehnyt niistä valmiin ei-toivottujen aineiden listan, jonka kuluttaja voi halutessaan aktivoida.

Rantasen mukaan yhtiö laajentaa parhaillaan tietokantaa ja yrittää saada lisättyä sinne mahdollisimman monta tuotetta ainesosaluetteloineen. 

“Tuotteita lisätään tietokantaan päivittäin noin sata, ja helmikuun lopussa niitä oli siellä jo noin 20 000”, hän kertoo. 

Muovien estolistalla olevien 16 muovin joukossa ovat Rantasen mukaan esimerkiksi polypropyleeni ja polyetyleeni, joista jälkimmäistä käytetään hänen mukaansa kuorintavoiteissa edullisuuden ja hyvien kuorintaominaisuuksien takia.

“Kosmetiikkateollisuudella olisi mahdollisuus korvata kuorintavoiteiden mikromuovi luonnon omilla raaka-aineilla, kuten esimerkiksi siemenistä valmistetulla murskeella, mutta sitä ei useinkaan tehdä niiden kalleuden takia”, hän lisää.

Kännysovelluksella mikromuoveja vastaan

Vuonna 2013 perustettu Cosmethics työllistää vakituisesti kolme henkeä ja on Rantasen mukaan tällä hetkellä pitkälti yksityisten ja julkisten sijoittajien varassa. Tulevaisuudessa toiminnasta on tarkoitus saada kannattavaa affiliate-toiminnalla, jolloin kuluttaja voi ostaa applikaation kautta minkä tahansa haluamansa itselleen sopivan kosmetiikkatuotteen.

Sitten esittelynsä on sovellukseen lisätty uusia ns. estolistoja, joiden avulla käyttäjät voivat muokata sovellusta omien toiveidensa mukaiseksi. Esimerkiksi yhtiö on juuri saanut Turvallisuus- ja kemikaalivirasto Tukesilta tiedot kaikista hajusteallergeeneista ja jo aikaisemmin sovellukseen on lisätty estolistat väriaineissa ja säilöntäaineissa käytettäville herkistäjille. Myös vegaaneille tarkoitettu lista eläinperäisten aineiden välttämiseksi.

Rantasen mukaan sovelluksella on myös jo oletusasetuksissa esto parabeeneille, formaldehydille ja ftalaateille, koska niillä on pitoisuutta koskevia raja-arvoja.

Marja Saarikko on kirjoittanut Cosmetics-osan.