Muovin korvaaminen biohajoavalla materiaalilla kasvikapselissa : Case: Plantui Oy

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli tutkia ja selvittää, mikä biohajoava materiaali voisi korvata työn toimeksiantajan, Plantui Oy:n, Smart Garden -älypuutarhassa käytettävän kasvikapselin muovisen pidikeosan sekä paperisen kannen. Tavoitteena oli, että kasvien vesiviljelystä lopulta syntyvä jäte olisi täysin kompostoituvaa, eikä sitä tarvitsisi enää sijoittaa sekajätteeseen. Kasvivalikoimaan sisältyy lyhyessä sekä pitkässä ajassa, enimmillään noin kolmessa kuukaudessa, itäviä kasveja ja yrttejä. Siitä johtuen tarkoituksena oli, että kapselit kestäisivät hajoamattomina kolme kuukautta kasvuolosuhteissa. Testattavien materiaalien elintarvikekelpoisuus tuli myös huomioida, sillä laitteessa voidaan kasvattaa syötäviä kasveja.

Tutkimukseen valittiin testattaviksi materiaaleiksi polylaktidi (PLA), polyvinyylialkoholi (PVA) sekä polykaprolaktoni (PCL), jotka kaikki ovat biohajoavia muoveja. Materiaaleista mallinnettiin ja 3D-tulostettiin oikean kapselin pidikkeen mittojen mukaiset kappaleet. Jokaisesta materiaalista valmistettiin myös rinnakkaisnäytteiksi kolme lisäkappaletta. Kaikille kappaleille valmistettiin lisäksi polyvinyylialkoholista testikannet. Koejärjestelyä varten testikappaleet asetettiin Smart Garden -laitteeseen, ja testijakso kesti kolme kuukautta. Jakson aikana kappaleita havainnoitiin visuaalisesti, minkä lisäksi kasteluvedestä otettiin pH- ja sähkönjohtavuusnäytteitä säännöllisin väliajoin.

Tuloksena kolme kuukautta kestäneen koejakson jälkeen voidaan todeta, että testatuista materiaaleista parhaiten kapselin pidikkeen materiaaliksi soveltuu polylaktidi. Kannen materiaaliksi polyvinyylialkoholi voi sopia, jos kansi valmistetaan riittävän ohueksi niin, että kasvi pääsee kasvamaan siitä läpi. Laitteen säiliössä ollut vesi oli pH-arvoltaan testijakson aikana koko ajan lähellä neutraalia. Sähkönjohtavuudessa oli aluksi tasaista nousua, mutta loppua kohden arvot hieman laskivat. Laitteessa vallitsevat kasvuolosuhteet vaikuttivat kuhunkin testimateriaaliin hieman eri tavoin.

The purpose of the thesis was to investigate and and find out which biodegradable material could replace the plastic holder and a paper cover of the plant capsule in the Smart Garden -device. The study was commissioned by Plantui Ltd. The aim was that the produced waste of plant growing would be completely degradable and would no longer need to be placed in mixed waste. The plant selection includes plants and herbs, which grow within three months. Therefore, the aim was for the capsules to stay nondegradable for three months in the growth conditions. The food eligibility of the materials to be tested should be considered for edible plants can be grown in the Smart Garden.

Polylactic acid (PLA), polyvinyl alcohol (PVA) and polycaprolactone (PCL), all of which are biodegradable plastics, were selected for testing. The materials were modeled and 3D-printed copies of the original capsule holder dimensions were made. Three additional copies were also made for each material as parallel samples. All the pieces were also made of polyvinyl alcohol test covers. For the experiment, the test capsules were placed on the Smart Garden and the test cycle lasted for three months. During the period, the capsules were visibly observed, and pH and electrical conductivity samples were taken from the irrigation water at regular intervals.

As a result, after the trial period of three months, it can be concluded that polylactic acid is best suited as the material for the capsule holder from the tested materials. As a cover material, polyvinyl alcohol may be suitable if the cover is made to be sufficiently thin to allow the plant to grow through it. The water in the container of the device had a neutral pH throughout the test period. Initially a steady increase was observed in electricity conductivity, but the values fell slightly towards the end. The growth conditions prevailing in the device affected each test material in a slightly different way.