Αξιοποίηση των αποβλήτων της ελαιουργίας για την παραλαβή σύνθετων βιώσιμων υλικών
Creators: name: Παρδάλης, Νικόλαος Ιωάννη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: ανακυκλωμένο HDPE
PLA
βιοσύνθετα
φυσικό πρόσθετο
συμβατοποίηση
αξιοποίηση υπολειμμάτων
κυκλική οικονομία
recycled HDPE
Composites
natural filler
compatibilization
waste valorization
circular economy

description: Στην παρούσα μελέτη, προτείνεται μια νέα στρατηγική αξιοποίησης των στερεών υπολειμμάτων που προκύπτουν από τη βιομηχανία παραγωγής ελαιολάδου. Τα υπολείμματα πυρήνων καρπού ελιάς είναι ένα είδος λιγνοκυτταρινικής βιομάζας, με προοπτική εφαρμογής ως φυσικό πρόσθετο σε σύνθετα υλικά πολυμερικής μήτρας. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία, η επίδραση του προσθέτου προσδιορίστηκε σε δύο τύπους πολυμερών: ανακυκλωμένο πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (rHDPE) και πολύ(γαλακτικό οξύ) (PLA). Δύο σειρές σύνθετων υλικών παρασκευάστηκαν με την τεχνική Ανάμειξης Τήγματος σε αναλογίες 5%, 10% και 20% κ.β. επί τη συνολική ποσότητα πολυμερούς. Επιπλέον, η χρήση συμβατοποιητών για τη σταθεροποίηση της μορφολογίας και την ενίσχυση των τελικών ιδιοτήτων των συνθέτων, θεωρήθηκε άξια διερεύνησης. Για αυτό το λόγο, τέσσερις ακόμη σειρές συμβατοποιημένων συνθέτων παρασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας πολυαιθυλένιο εμβολιασμένο με ομάδες μηλεϊνικού ανυδρίτη (PE-g-MA), Joncryl ADR (JC) και εποξειδωμένο σογιέλαιο (ESBO) ως συμβατοποιητές. Όλα τα υλικά υποβλήθηκαν σε δομικό, θερμικό και μηχανικό χαρακτηρισμό εφαρμόζοντας πολλαπλές συμπληρωματικές τεχνικές. Ο βαθμός κρυσταλλικότητας των υλικών μελετήθηκε με την Περίθλαση ακτίνων Χ (XRD) και οι θερμικές τους μεταβάσεις με τη Διαφορική Θερμιδομετρία Σάρωσης (DSC). H Ηλεκτρονική Μικροσκοπία Σάρωσης κατέδειξε ικανοποιητική διασπορά του προσθέτου για όλα τα σύνθετα, ενώ τα συμβατοποιημένα δείγματα παρουσίασαν σημαντικά ενισχυμένη διεπιφανειακή πρόσφυση. Συμπληρωματικά, όλα τα υλικά εμφάνισαν ισχυρή αντιοξειδωτική δράση, γεγονός που τα καθιστά επαρκώς ικανά για εφαρμογές στη βιομηχανία συσκευασίας. Συνολικά, οι μετρήσεις επιβεβαίωσαν την ενισχυτική δράση των πυρήνων ελιάς και στους δύο τύπους μήτρας, ανοίγοντας το δρόμο για την ενδυνάμωση της κυκλικής οικονομίας με την αξιοποίηση στερεού υπολείμματος σε βιοσύνθετα πολυμερή.
description: The current research introduces a new strategy for the utilization of solid residues generated from the olive oil industry. Olive stone residues, classified as lignocellular biomass, hold promise as a potential natural additive in polymeric composites. In this thesis, the effect of olive stones was determined on two types of polymers: recycled high density polyethylene (rHDPE) and poly(lactic acid) (PLA). Two series of composites were prepared by the Melt Blending technique incorporating 5%, 10% and 20% wt. of additive in relationship to the total polymer amount. Furthermore, it was deemed valuable to explore the implementation of compatibilizers in order to stabilize the morphology and improve the ultimate properties of the composites. As a result, four supplementary series of compatibilized composites were created using polyethylene grafted with maleic anhydride groups (PE-g-MA), Joncryl ADR (JC), and epoxidized soybean oil (ESBO) as compatibilizers. All materials were subjected to structural, thermal and mechanical characterization applying multiple complementary techniques. Their degree of crystallinity was studied by X-ray Diffraction (XRD) and their thermal transitions by Differential Scanning Calorimetry (DSC). Scanning Electron Microscopy (SEM) demonstrated satisfactory dispersion of the additive for all composites, while the compatibilized samples showed significantly enhanced interfacial adhesion. Additionally, all materials showed strong antioxidant activity, which makes them sufficiently capable for packaging applications. Overall, the measurements confirmed the reinforcing effect of olive stones in both types of matrix, paving the way for strengthening the circular economy by utilizing solid residue in composite biopolymers.