Od pomysłu do fabryki. Jak studenci PG stworzyli biodegradowalne kubki? | Politechnika Gdańska

Krzysztof Rekowski, Kajetan Siemienowicz i Łukasz Pędrasik to studenci VII semestru nanotechnologii na Politechnice Gdańskiej, specjalizujący się w nanostrukturach i nanomateriałach funkcjonalnych. W ramach projektu „Uczelnie Przyszłości” opracowali innowacyjny kompozyt i przetestowali go w warunkach przemysłowych. W wywiadzie opowiadają o wyzwaniach technologicznych, wynikach badań oraz drodze od pierwszych niepowodzeń do realizacji własnego pomysłu.

Do projektu „Uczelnie Przyszłości” weszliście z innym pomysłem niż ten, który ostatecznie zrealizowaliście. Co wydarzyło się po drodze i dlaczego zdecydowaliście się zmienić kierunek?

Na początku chcieliśmy zająć się izolacją termiczną z wykorzystaniem aerożeli i opracować specjalne płyty warstwowe ze szkłem, które mogłyby znaleźć zastosowanie w szklarniach. Szybko jednak okazało się, że koszty i trudności technologiczne byłyby na tym etapie zbyt duże. W myśl zasady „do trzech razy sztuka”, zamiast się poddawać, postanowiliśmy poszukać innych zastosowań dla aerożeli. Zaczęliśmy rozważać łączenie ich z biodegradowalnym biopolimerem PHA, co doprowadziło nas do pomysłu na kubki do gorących napojów. Po dalszych analizach zdecydowaliśmy się zastąpić aerożel naturalnym korkiem, który również ma bardzo dobre właściwości termoizolacyjne. Ponownie przedstawiliśmy nasz pomysł i tym razem udało nam się uzyskać zgodę na rozpoczęcie prac nad jego realizacją. Materiał może stanowić alternatywę dla tradycyjnych tworzyw sztucznych.

Finalnie stworzyliście kubki z kompozytu PHA i granulatu korkowego. Co wyróżnia taki materiał na tle tradycyjnych tworzyw wykorzystywanych do produkcji jednorazowych kubków?

Większość myśli, że zwykły papierowy kubek jest w pełni ekologiczny, ale w rzeczywistości ma w środku warstwę polietylenu, która bardzo utrudnia recykling i uniemożliwia kompostowanie. Z kolei kubki z popularnego biotworzywa PLA miękną już przy około pięćdziesięciu stopniach, więc gorąca herbata je deformuje.

Nasze kubki dobrze radzą sobie z gorącymi napojami, zachowując swój kształt nawet przy kontakcie z niemal wrzącą wodą. Sam materiał wykazał bardzo wysoką odporność termiczną, osiągając w badaniu temperaturę ugięcia pod obciążeniem aż 145°C. Jest też wytrzymały mechanicznie i bardzo dobrze izoluje ciepło. Co równie ważne, w przeciwieństwie do zwykłego plastiku, np. PE czy PP, nasze kubki mogą ulegać biodegradacji. W badaniach rozpadły się w ponad 90% już po 50 dniach w kompoście przemysłowym i 80 dniach w przydomowym. To szansa na ograniczenie ilości długo zalegających odpadów.

Jak wyglądało przejście z laboratorium uczelnianego do prawdziwej fabryki w Świdwinie?

To było zdecydowanie najciekawsze doświadczenie w całym projekcie. Na uczelni pracowaliśmy głównie na niewielkich próbkach w warunkach laboratoryjnych, a w firmie BIO PLAST POM w Świdwinie stanęliśmy przy potężnych maszynach produkcyjnych. Musieliśmy tak ustawić parametry wtrysku, ciśnienia i temperatury, żeby nasz granulat z korkiem zachowywał się stabilnie w seryjnej pracy. Największa satysfakcja przyszła, kiedy z formy zaczęły wychodzić pierwsze udane egzemplarze. Ostatecznie udało nam się wykonać ponad 120 kubków z wybranego materiału. Zobaczyliśmy, że miesiące pracy w laboratorium przełożyły się na w pełni działający wyrób z prawdziwej fabryki, który mogliśmy w końcu wziąć do ręki.

Czy kubek jest dla Was końcem projektu, czy raczej początkiem? W jakich innych produktach jednorazowego użytku taki kompozyt mógłby znaleźć zastosowanie?

Kubek traktujemy raczej jako początek dalszego rozwoju projektu. Udało nam się opracować materiał i sprawdzić jego możliwości w warunkach przemysłowych, dlatego chcielibyśmy wykorzystać go również w innych produktach, takich jak tacki, miski czy pojemniki do gorących posiłków. Planujemy także kolejne badania, między innymi dotyczące bezpieczeństwa kontaktu z żywnością, oraz przygotowanie artykułu naukowego, w którym przedstawimy wyniki naszych prac. Nie wykluczamy również dalszej współpracy z przedsiębiorstwami i ewentualnej komercjalizacji naszego rozwiązania.

O Zespole:

• Krzysztof Rekowski (lider zespołu). Jest praktykiem, który woli rozwiązywać realne problemy niż "siedzieć w teorii". Wolny czas dzieli między siłownię, bieganie i gry wyścigowe na domowym zestawie z kierownicą. Ceni dobrą kuchnię i czas spędzany w gronie bliskich mu osób.
• Kajetan Siemienowicz. Pochodzi z Augustowa. Jest byłym mistrzem Polski juniorów w narciarstwie wodnym. Swoje pasje dzieli między historią, polityką, podróżami, sportem, a hodowaniem zwierząt (akwarystyka i terrarystyka). W domu ma trzy akwaria (ryby i krewetki) oraz gekona.
• Łukasz Pędrasik. Uwielbia podróżować i poznawać nowe miejsca. W wolnym czasie gra z przyjaciółmi w gry fabularne. Ostatnio też zaczął interesować się giełdą i uczy się inwestować.

Projekt biodegradowalnych kubków z dodatkiem naturalnego korka jest realizowany w ramach ogólnopolskiego projektu „Uczelni Przyszłości”. Opiekunem zespołu jest dr inż. Maciej Sienkiewicz. Działania projektu na Politechnice Gdańskiej koordynuje Biuro Młodych Naukowców, a jego kierownikiem na PG jest dr hab. inż. Mariusz Kaczmarek, prof. uczelni, prorektor ds. kształcenia. Instytucją koordynującą projekt jest Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.