Nu este un secret pentru nimeni că avem nevoie de materiale mai sustenabile dacă vrem să ajutăm planeta. Companiile mari au eliminat deja plasticul de unică folosință din produsele lor pentru a reduce impactul și amenințarea contaminării fiecărui colț al Pământului, în special a mărilor, care este de obicei destinația finală a multora dintre ele. Materialele bioderivate sunt una dintre opțiunile potențiale, dar trebuie să aibă un cost economic care să nu crească semnificativ prețul final.
Există metale rare pe Pământ, chiar și în telefoanele noastre mobile, și, de asemenea, tipuri de biomasă despre care probabil nu am auzit. Acesta este cazul biomasa lignocelulozica (LCB) , cea mai abundentă formă de biomasă de pe Pământ. „Recuperarea sa a fost studiată pe larg pentru a produce combustibili, substanțe chimice și materiale durabile.” Este compus din aproximativ 40 până la 60% celuloză, 10 până la 40% hemiceluloză și 15 până la 30% lignină, procentele specifice depind de tipul de biomasă. O echipă de cercetători de la Universitatea din Delaware , condus de profesorul Thomas H. Epps, III, și colaboratorii de la CanmetENERGY au în vedere acest tip de economie din materiale durabile, în timp ce caută modalități de a recicla biomasa în produse noi.
La fel și lignina
Lignina este o componentă a plantelor și copacilor care oferă rezistență și rigiditate. Cu toate acestea, în industria hârtiei lignina este un deşeuri rămase de la fabricarea produselor din hârtie . Acest tip de lignină este cunoscut ca lignină tehnică și nu este luată în considerare pentru utilizare dincolo de arderea sau adăugarea anvelopelor ca umplutură.
Cercetătorii de la Universitatea din Delaware spun că este o resursă disponibilă pe scară largă pe Pământ . Vorbim despre 100 de milioane de tone de tehnică deșeurile de lignină generate anual în fabricile de hârtie din întreaga lume, care ar putea fi mai valoroase decât credem.
Echipa a demonstrat că este posibil să se transforme eficient lignina procesată industrial în materiale plastice de înaltă performanță , cum ar fi rășini de imprimare 3D pe bază de bio și substanțe chimice valoroase. Aceeași abordare ar putea fi, de asemenea, competitivă cu produse similare pe bază de petrol.
An articol publicat în Science Advanced și sprijinit de finanțare din programul Growing Convergence Research (NSF GCR) al Fundației Naționale pentru Știință, care își propune să rezolve probleme prin colaborare interdisciplinară pe mai multe direcții.
„Abilitatea de a lua ceva ca lignina tehnică și nu numai că o descompune și să o transforme într-un produs util, ci și să o faci la un cost mai mic și cu un impact mai mic asupra mediului decât materialele derivate din petrol este ceva pe care nimeni nu a reușit să-l facă. realiza si arata inainte. a spus Epps, care conduce eforturile NSF GCR la UD si este Allan si Myra Ferguson profesor distins de inginerie chimica si biomoleculara.
Depășiți obstacolul de înaltă presiune
Una dintre principalele probleme ale ligninei este că majoritatea proceselor care o fac să funcționeze la presiuni foarte mari, ceea ce include costuri ridicate și probleme de siguranță . Pentru a depăși această adversitate, echipa de cercetători a înlocuit metanolul, un solvent tradițional utilizat în deconstrucția ligninei, cu glicerină, astfel încât procesul să poată fi efectuat la presiunea atmosferică normală (în cameră).
„Glicerina ajută la descompunerea ligninei în blocuri chimice care pot fi folosite pentru a face o gamă largă de produse pe bază de bio, de la rășini de imprimare 3D la diferite tipuri de materiale plastice, compuși de aromă și parfum, antioxidanți și multe altele.” Această schimbare a permis cercetătorilor să efectueze etapele de reacție și separare simultan, rezultând un sistem mai rentabil.
Luo a efectuat, de asemenea, o evaluare a ciclului de viață pentru a înțelege cantitatea de emisii de gaze cu efect de seră (de exemplu, dioxid de carbon) rezultate din producția de materiale. „Am încercat să surprindem imaginea de ansamblu, nu doar costurile procesului, ci și impactul asupra mediului pe parcursul operațiunii”, a spus el.
Potențialul metodei dezvoltate de Universitatea din Delaware împreună cu colaborarea studenților și profesorilor pentru a transforma deșeurile în materiale valoroase este după cum urmează: „Arătă că există un potențial mare în utilizarea resurselor regenerabile pentru fabricarea diferitelor tipuri de materiale plastice. Nu trebuie să folosiți combustibili fosili, materialele plastice din resurse regenerabile pot fi, de asemenea, viabile din punct de vedere economic”, a spus Pranda, co-autor al articolului și o parte activă a cercetării.
