Już niedługo będziemy używać materiałów z nano-kryształów celulozowych do termoizolacji budynków. Pomysł został zrealizowany w wersji demonstracyjnej w ramach projektu badawczego BRIMEE finansowanego ze środków UE. Trwający od lipca 2013 roku do czerwca 2017 roku projekt miał na celu opracowanie wydajnych materiałów termoizolacyjnych z materiałów odzyskanych z przemysłu drzewnego w celu zwiększenia energooszczędności budynków, zmniejszenia zapotrzebowania na energię i polepszenia jakości środowiska wewnętrznego w pomieszczeniach mieszkalnych. W czasie projektu zostały opracowane rozwiązania termoizolacyjne skierowane na rynek ociepleń wewnętrznych i zewnętrznych budynków. Termoizolacje opracowane w projekcie BRIMEE mogą być stosowane w nowych i istniejących budynkach, natomiast największym potencjalnym rynkiem są budynki wymagające termoizolacji, wybudowane przed rokiem 1975.
Obecnie coraz bardziej istotne staje się zagadnienie energooszczędności istniejących budynków. Komisja Europejska poszukuje racjonalnych pod względem kosztów sposobów uczynienia gospodarki europejskiej bardziej energooszczędną i przyjazną dla klimatu. W poszczególnych krajach widoczny jest wzrost kosztów budowy nowych obiektów i trend maksymalnego wykorzystania istniejącej tkanki budowlanej. W ciągu ostatnich 10 lat cena 1m2 mieszkania oddawanego do użytku w Polsce wzrosła o 65%. W Wielkiej Brytanii szacuje się, że ponad 85% budynków które będą w użytkowaniu w roku 2050 już istnieje.
Komisja Europejska w 2015 roku przedstawiła pakiet dotyczący budowania gospodarki o obiegu zamkniętym (tzw. Circular economy), w którym kluczową ideą jest zamknięcie cyklu życia produktu tj. wykorzystanie odpadów w kolejnym cyklu produkcyjnym. Dzięki takiemu podejściu odpady powstałe w cyklu życia produktu są wykorzystane, ogranicza się zużycie surowców, zwiększa się ilość opadów wykorzystanych w ramach odzysku i recyklingu oraz zmniejsza się ilość składowanych odpadów. W UE średnio na jednego mieszkańca zużywa się 16 ton materiałów na osobę na rok, z czego po roku 6 ton zamienia się na odpady. Chociaż gospodarowanie odpadami poprawia się, gospodarki wciąż nie wykorzystują w pełni potencjału cennych surowców wtórnych takich jak metale, drewno, papier i plastiki. W 2010 roku tylko 36% odpadów zostało poddanych recyklingowi lub zostało ponownie wykorzystane.
Projekt BRIMEE stanowi próbę odpowiedzi na ważne zadania postawione gospodarce europejskiej w obszarze opracowania nowych materiałów i produktów z surowców wtórnych otrzymanych z przemysłu papierniczego. Projekt ma również ekonomiczny aspekt wprowadzenia opracowanych technologii na rynek europejski w poszczególnych krajach wspólnoty. Nowy materiał może przynieść korzyści szczególnie małym i średnim przedsiębiorstwom z sektora wytwarzania paneli izolacyjnych. Firmy będą mogły wykorzystać w produkcji innowacyjny materiał, który oferuje dobre właściwości termoizolacyjne. Poprzez produkcję termoizolacji z surowców wtórnych powstaje dodatkowy czynnik marketingowy w związku ze zwiększającą się świadomością społeczną w zakresie ochrony środowiska i chęcią do kupowania dobrych jakościowo materiałów które wspierają zrównoważony rozwój.
W projekcie BRIMEE stworzono innowacyjny materiał izolacyjny w postaci pianki z nano-krystalicznej celulozy z surowców wtórnych zawierających celulozę. Celuloza jest podstawowym składnikiem budulcowym roślin. Nanokryształy celulozy na poziomie komórkowym wykazują wysoki stopień uporządkowania cząstek kryształów, dzięki czemu są mocne i trwałe. Poprzez procesy chemiczne, obróbkę mechaniczną i konsolidację materiału obejmujące m. in. hydrolizę, odzysk NCC, mycie, sonifikację, zamrażanie i suszenie uzyskiwane są panele z pianki. Substancje chemiczne użyte w procesie produkcji są w dużej mierze odzyskiwane i używane ponownie. Technologia wytwarzania materiału znajduje się obecnie w procesie opatentowania (wniosek o numerze PCT/IL2015/050104). Materiał posiada dobre właściwości termoizolacyjne i akustyczne i jest bardzo lekki. Materiał NCC może być wzmocniony dzięki użyciu naturalnych żywic w celu polepszenia wytrzymałości i bezpieczeństwa pożarowego.
W projekcie BRIMEE zaproponowano użycie w budynkach paneli z NCC na trzy sposoby – do ocieplenia ściany zewnętrznej od środka budynku, do ocieplenia ściany zewnętrznej od strony zewnętrznej oraz jako izolacji akustycznej w lekkich ścianach działowych. W projekcie przeprowadzono analizę cyklu życia (tzw. Life Cycle Analysis) wg wytycznych ILCD Handbook, normy ISO 14140 i ISO 14044 i analizę wpływu ekonomicznego opracowanego panelu według normy ISO 15686-5 żeby ocenić wpływ na środowisko i opłacalność w wariantach produkcji pilotażowej i docelowej zoptymalizowanej produkcji. Obecnie trwają testy zastosowania paneli w warunkach rzeczywistych w budynkach położonych w różnych warunkach klimatycznych, na południu i północy Europy, we Włoszech, Hiszpanii i Czechach. Nad projektem pracowało międzynarodowe konsorcjum złożone z 15 organizacji z 10 krajów, obejmujące pracowników akademickich, instytutów badawczych, specjalistów branży budowlanej i firm wykonawczych co umożliwiło wymianę wiedzy i doświadczeń i sprawne wykonanie działań. Oprócz zastosowania w budynkach widoczny jest duży potencjał wykorzystania materiału w innych sektorach np. przy budowie statków. Na stronie projektu www.brimee.eu przygotowano informację do różnych grup odbiorców, w tym inwestorów, przedstawicieli organizacji administracji publicznej i kadry akademickiej, zawierającą dane techniczne, opis procesu produkcji oraz szczegółowy opis sposobów montażu paneli.
W projekcie BRIMEE wyprodukowano innowacyjny materiał termoizolacyjny z nano-calulozy, zaprojektowano linię produkcyjną paneli z NCC, stworzono rozwiązania do termoizolacji ścian od strony wewnętrznej i zewnętrznej budynku, przeprowadzono analizy techniczne wykazujące potencjał tego materiału i przydatność w sektorze budowlanym. Materiał i rozwiązania opracowane w projekcie BRIMEE mogą być przydatne dla mieszkańców a przy tym przyczynią się do polepszenia stanu środowiska poprzez wykorzystanie odpadów z przemysłu papierniczego. Można mieć nadzieję, że projekt będzie krokiem w kierunku rzeczywistego wykorzystania nanotechnologii w inżynierii materiałowej dla budownictwa.
i
