Naukowcy z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie (Piotr Szatkowski, Jakub Barwinek WIMiC, Edyta Molik, Julita Szczecina URK) razem z Instytutem Ceramiki i Materiałów Budowlanych Sieci Badawczej Łukasiewicz, firmą Gofar Sp. o.o. oraz Klastrem MERGE w z TU Chemnitz zdobyli 1 miejsce w konkursie na najlepszą technologię kompozytową w 2025 r. Zespół opracował technologię wytwarzania biodegradowalnego panelu warstwowego będącego odpowiedzią na rosnące potrzeby rynku konstruowania zrównoważonych materiałów budowlanych. Panel ten reprezentuje istotny przełom w dziedzinie izolacji budynków, łącząc naturalne surowce odnawiane z nowoczesną technologią wytwarzania w celu stworzenia produktu o wyjątkowych właściwościach funkcjonalnych i ekologicznych.
Opracowany panel biokompozytowy ma strukturę trzywarstwową, w której kluczowym elementem jest filcowy rdzeń wykonany z wełny owczej trójfrakcyjnej – surowca o bardzo trudnym do zagospodarowania charakterze, szczególnie dla hodowców terenów górskich. Wełna owcza, która tradycyjnie stanowiła produkt odpadowy w przemyśle włókienniczym, znalazła w tym rozwiązaniu innowacyjne zastosowanie jako główny komponent materiału izolacyjnego.
Foto: Prasowanie paneli oraz otrzymane próbki.
Innowacyjne Właściwości Funkcjonalne
Opracowany biodegradowalny panel wykazuje kompleks właściwości czyniących go unikalnym na tle tradycyjnych materiałów izolacyjnych. Przede wszystkim Wysoka izolacyjność termiczna panelu, osiągająca współczynnik przewodnictwa cieplnego, dźwiękochłonność panelu, wynikające z naturalnej struktury włóknistej wełny owczej i jej warstwowości. Kluczową innowacyjną cechą jest zdolność do regulacji wilgotności mikroklimatu pomieszczeń, wynikająca z naturalnej higroskopijności wełny owczej. Materiał naturalnie pochłania nadmiar wilgoci w okresach zimowych i chłodnych, aby w miesiącach letnich oddać ją otoczeniu, jednocześnie chłodząc budynek. Ta zdolność do dynamicznego zarządzania wilgotnością powietrza wewnątrz budynku stanowi unikalną zaletę, niedostępną w tradycyjnych materiałach izolacyjnych takich ja k styropian czy wata mineralna.
Foto: Wizualizacja wytworzonego panelu
Aspekty Ekologiczne i Zrównoważoności
Opracowana technologia i sam panel reprezentują fundamentalny przesuw w kierunku całkowitej biodegradowalności materiałów budowlanych, stanowiąc alternatywę dla dominujących na rynku paneli warstwowych zawierających niewrażliwe śmieci rozprawy, które stanowią poważny problem dla gospodarki odpadami. W przeciwieństwie do paneli z polistyrenu zawierających toksyczne heksabromocyklododekany (HBCDD) – substancje o bardzo wysokim ryzyku (SVHC) akumulujące się w organizmach żywych – opracowany panel może być całkowicie rozkładany w naturalnych warunkach.
Odnawialność surowców stanowi kolejny wymiar innowacyjności. Wełna owcza jest materiałem w praktyce nieograniczonym – strzyżenie owiec jest procesem naturalnym i niezbędnym dla zdrowia zwierząt, co stanowi fundamentalną różnicę wobec syntetycznych alternatyw. Zastosowanie biodegradowalnych polimerów, takich jak polilaktyd pochodzący z odnawialnych źródeł, oznacza, że cały cykl produkcji panelu oparty jest na surowcach odnawialnych.
Wpływ na zmniejszenie śladu ekologicznego budownictwa jest wieloaspektowy – od etapu wytwarzania, poprzez użytkowanie (poprawa efektywności energetycznej budynków), aż do końca cyklu życia (biodegradacja zamiast długotrwałego magazynowania na wysypiskach). Analizę tego wpływu będą przedstawiać opracowane w ramach projektu modele Analizy Cyklu Życia (LCA) produktu.
Innowacyjne Aspekty Technologiczne i Produkcyjne
Projekt obejmuje opracowanie innowacyjnych technologii łączenia i wytwarzania panel warstwowych, w tym zaawansowanego procesu wyiglania wełny owczej z trzema różnymi biodegradowalnymi lepiszczami.
Foto: Zespół opracowujący rozwiązanie (pd lewej Kierownik Katedry Technologii Szkła i Powłok Amorficznych prof. Marcin Środa, doktorant Jakub Barwinek, Doktorantka Dominika Adamczyk, dr Piotr Szatkowski
Wirtualne modelowanie i analiza strukturalna metodą elementów skończonych (MES), przeprowadzone przez partnera zagranicznego, pozwoliło na precyzyjną optymalizację ułożenia warstw w panelu oraz wyboru optymalnych proporcji antypirenów. Ten zaawansowany poziom podejścia inżynierskiego zapewnia, że wytworzone warianty paneli osiągają idealne równowagę między funkcjonalnością, bezpieczeństwem i zrównoważonością.