Безумная идея или рецепт успеха? С этим вопросом часто сталкиваются предприниматели. Стоит ли переводить производственный процесс на новый, экологически лучший материал? Empa разработала метод анализа, который позволяет компаниям моделировать возможные сценарии и, таким образом, избегать неудачных инвестиций. Вот пример: нановолокна из морковных отходов производства морковного сока, которые можно использовать для усиления синтетических деталей.
Во всем мире проводятся исследования биоразлагаемых и перерабатываемых синтетических материалов. Тем не менее, компоненты, армированные волокном, остаются проблематичными - если используются стеклянные или углеродные волокна. В рамках исследовательского проекта ЕС шотландская компания Cellucomp Limited разработала метод получения нановолокон из морковных отходов. Эти волокна будут экономически эффективными и биоразлагаемыми. Однако можно ли использовать метод, работающий в лаборатории, в больших масштабах?
Метод MPAS (многоперспективный выбор применения), разработанный в Empa, помогает определить отрасли промышленности, в которых новые материалы могут быть полезны с технической и экономической точки зрения. В то же время MPAS также учитывает экологический аспект этих новых материалов. Результат для нашего примера: нановолокна из отходов моркови в будущем могут быть использованы для производства мотоциклетных шлемов или боковых стенок автодомов.
Трехэтапный анализ
Чтобы прояснить рыночный потенциал нового материала, исследователи Empa Фабиано Пиччинно, Роланд Хишир и Клаудия Сом проводят три этапа для метода MPAS. Прежде всего, определяется область возможных применений: какие применения подпадают под сомнение исходя из технических свойств и на какие категории их можно разделить? Может ли новый материал заменить существующий?
Второй шаг касается технической осуществимости и рыночного потенциала: могут ли требуемые свойства материала быть достигнуты с помощью технического процесса? Может ли качество продукции варьироваться от одной производственной партии к другой? Можно ли рентабельно модернизировать лабораторный процесс до промышленного масштаба? Материал больше подходит для недорогого сектора или дорогих предметов роскоши? И наконец: соответствует ли продукт правовым стандартам и требованиям клиентов по сертификации?
На третьем этапе в конечном итоге исследуется экологический аспект: действительно ли этот новый материал для продуктов, которые были определены, более безвреден для окружающей среды - после того, как были учтены все этапы от создания продукта до его переработки? Какие факторы особенно необходимо учитывать на этапе производства, чтобы производство материала было максимально экологичным?
Промышленное производство в пятитонном масштабе - рассчитано теоретически
Подход MPAS позволяет рассчитывать индивидуальные сценарии будущего производства с чрезвычайно высокой степенью точности. В случае нановолокон из отходов моркови, например, очень важно, используются ли в качестве основного материала для их производства пять тонн свежей моркови или только 209 кг отходов моркови (отходы волокна от процесса приготовления сока). Вопрос о том, будет ли растворитель в конечном итоге переработан или сожжен, влияет на производственные затраты. И энергетический баланс зависит от того, как дезактивированы ферменты, которые разрыхляют волокна моркови. В лаборатории это происходит при нагревании; для производства на промышленном уровне использование отбеливателей было бы более рентабельным.
Вывод: шесть возможных применений «морковных волокон»
Для производства волокна из морковных отходов анализ MPAS выявил шесть возможных потребительских сегментов для шотландского производителя Cellucomp, на которые стоит обратить внимание: Защитное снаряжение и устройства для спортивно-развлекательного спорта, специальные транспортные средства, мебель, предметы роскоши и промышленное производство. Исследователи перечислили следующие примеры: мотоциклетные шлемы и доски для серфинга, боковые стены для автодомов, обеденные столы, высококачественные коробки для громкоговорителей и защитные коврики для изделий из мрамора. Подобный подробный анализ может быть проведен и для других возобновляемых материалов - до того, как большие деньги будут фактически инвестированы в производственные предприятия.