Descriere proiect

Conform Directivei 2010/31/UE a Parlamentului European și a Consiliului din 19 mai 2010 privind performanța energetică a clădirilor, acestea din urmă sunt responsabile pentru 40% din consumul de energie la nivelul Uniunii. Prin Protocolul de la Kyoto la Convenția-cadru a Organizației Națiunilor Unite privind schimbările climatice (UNFCCC), Uniunea Europeană, şi implicit România, s-a angajat ca pe termen lung să contribuie la menţinerea creşterii temperaturii globale sub 2°C, iar emisiile de gaze de seră să fie reduse cu 20% (faţă de nivelul din 1990), până în anul 2020 [1].

Metodologia de calcul a performanței energetice a clădirilor este stabilită şi adoptată la nivel naţional sau regional. Calculul performanţei energetice a clădirilor se face pe baza condiţiilor climatice şi a infrastructurii energetice, comparând rezultatele cu cerinţele minime de performanţă energetică aflate în vigoare. Una dintre cele mai importante caracteristici termice incluse în metodologia de calcul a performanţei energetice este izolaţia termică, privită atât din punctul de vedere al anvelopei clădirii cât şi a caracteristicilor de izolare termică a instalațiilor de încălzire şi alimentare cu apă caldă [1].

Tematica proiectului se referă la tehnologia de elaborare a unui material termo-izolant cu caracteristici speciale realizat în principal pe baza unor materiale naturale, precum şi la două produse ca rezultat al aplicării acestei tehnologii.

Este cunoscut faptul că în general materialele izolante aplicate pe instalaţiile termice de uz casnic sau pe instalaţiile termice industriale, creează de foarte multe ori probleme în activităţile de reciclare la finele duratei de viaţă datorită compoziţiei acestora, deşi din punct de vedere funcţional prezintă foarte multe avantaje.

Materialul termo-izolant pe bază de biopolimeri biodegradabili rezultat va prezenta toate proprietăţile mecanice pe care le oferă la ora actuală un material de acelaşi tip dar realizat din materiale obişnuite:

• maleabilitate (să poată acoperi conducte de legătură);
• să reziste într-un domeniu de temperaturi cuprins între -40oC şi 250 oC [2];
• să aibă o durată de viaţă prelungită;
• să prezinte caracteristica de bio-degradabilitate;
• rezistenta la UV;
• coeficientul de conductivitate termica [2,3].

Utilitatea unor astfel de materiale este susţinută de următoarele aspecte:

• Utilizarea cu preponderenţă a materiilor prime regenerabile pentru realizarea compoziţiei materialului termo-izolant. Acest fapt conduce în ultimă instanţă la reducerea consumurilor energetice pe de o parte, precum şi la reducerea emisiilor de bioxid de carbon.
• Reducerea suprafeţelor ocupate cu depozitarea deşeurilor în vederea reciclării industriale a acestora fiind vorba de un material bio-degradabil în timp.

Caracteristica cea mai importantă pe care va trebui să o îndeplinească materialul termoizolant pe bază de biopolimeri, produs sub noua tehnologie va fi legată de conductivitatea termică a acestuia care nu va trebui să depăşească valoarea cuprinsă între 0.03 - 0.045 W/(mK), pentru a asigura un caracter competitiv în raport cu celelalte materiale izolante (vata de sticlă 0.04 W/(mK), vata minerală 0.04 W/(mK), polistiren expandat 0.038 W/(mK), polistiren extrudat 0.035 W/(mK), etc.).[3]

Deşi conductivitatea termică propusă este cu circa 10% până la 30% mai mare decât în cazul materialelor de referinţă amintite (dintre care unele deja au căpătat şi restricţii de utilizare pentru protejarea mediului), avantajele pe care le aduce utilizarea unui astfel de material constituie o contrapondere puternică în ceea ce priveşte efectul economic legat de o dezvoltare durabilă. Realizarea unor structuri termoizolante care includ materiale plastice reciclate și adsorbanți minerali, cu caracteristici superioare celor existente pe piaţă, oferă avantajul îmbinării proprietăţilor de rezistenţă mecanică cu proprietăţile de izolare termică şi fonică conferite de înglobarea biopolimerilor în structură, contribuind totodată la protejarea mediului înconjurător prin gestionarea durabilă a resurselor naturale.

Aria tematică a proiectului este cea a unor produse prietenoase mediului, obţinute din materii prime regenerabile, destinate izolării termice a clădirilor şi a echipamentelor industriale. Produsele propuse a fi realizate prin proiect sunt biodegradabile, cu o durată de utilizare mare şi cu risc scăzut de biodeteriorare şi de incendiu. Aria tematică a proiectului este în concordanţă cu Tematica de cercetare 3.1.2, Produse prietenoase mediului (green chemistry), Direcția de cercetare 3.1, Modalităţi şi mecanisme pentru reducerea poluării mediului, Domeniul 3, Mediu, Program PN2 P4 PCCA 2013.

Pornind de la cele menţionate, noile materiale termo-izolante obţinute din materii prime regenerabile care fac obiectul prezentului proiect se încadrează în politicile naţionale şi europene privind eficienţa energetică şi protejarea mediului înconjurător.

Produsele / materialele biodegradabile cu proprietăţi termoizolante au de făcut faţă unor cerinţe contradictorii. Biodegradabilitatea determină un timp de viaţă redus, necesităţile practice impun o durată de utilizare cât mai îndelungată. Aceste cerinţe contradictorii, ilustrate şi în Fig. 1, se suprapun celor impuse de gestionarea riscurilor specifice. Materialele biodegradabile au un risc mai mare de biodeteriorare datorită condiţiilor favorabile dezvoltării microorganismelor biodeteriogene [4]. Produsele biodegradabile termoizolante sunt uneori mai inflamabile decât cele obţinute din materiale de sinteză [5]. Impactul de mediu al produselor biodegradabile termoizolante poate fi uneori semnificativ [6]. Biodegradarea cu viteze ridicate determină un potenţial de eutrofizare ridicat – risc semnificativ de încărcare cu nutrienţi a ecosistemelor acvatice. Durata de utilizare scurtă creşte costurile de întreţinere şi determină în final şi o mărire a amprentei de carbon / potenţialului global de încălzire datorită folosirii suplimentare a unor resurse, în special energetice.