Proměňte dřevo v recyklovatelný, biologicky odbouratelný plast

Plasty jsou jedním z největších znečišťovatelů na světě. Trvá stovky let, než se v přírodě rozloží. Výzkumný tým vedený profesory YSE Yuan Yao a Liangbing Hu z University of Maryland přeměnil vedlejší produkty ze dřeva na vysoce kvalitní bioplast, který, jak doufají, může vyřešit jeden z nejnaléhavějších problémů životního prostředí.

Přechod od petrochemických plastů k obnovitelným a biologicky odbouratelným plastům se ukázal jako obtížný – výrobní proces může vyžadovat toxické chemikálie a je nákladný a mechanická pevnost a stabilita vůči vodě jsou často nedostatečné. Vědci však dosáhli průlomu ve vedlejších produktech ze dřeva, který je velkým příslibem pro výrobu odolnějších a udržitelnějších bioplastů.

Studie publikovaná v Udržitelnost v přírodě, spoluautor Yuan Yao, odborný asistent průmyslové ekologie a udržitelných systémů na Yale School of the Environment (YSE), popisuje proces dekonstrukce porézní matice přírodního dřeva na kejdu. Vědci tvrdí, že výsledný materiál vykazuje vysokou mechanickou pevnost, stabilitu při zadržování kapalin a odolnost proti UV záření. Může být také recyklován nebo bezpečně biologicky odbourán v přírodním prostředí a má nižší dopad na životní prostředí během životního cyklu ve srovnání s plasty na ropě a jinými biologicky odbouratelnými plasty.

„Existuje mnoho lidí, kteří se pokusili vyvinout tyto typy polymerů na plasty, ale mechanické prameny nejsou dost dobré na to, aby nahradily v současnosti používané plasty, které jsou většinou vyráběny z fosilních paliv,“ říká Yao. „Vyvinuli jsme jednoduchý a jednoduchý výrobní proces, při kterém se plasty na bázi biomasy vyrábějí ze dřeva, ale také z plastů, které také poskytují dobré mechanické vlastnosti.“

K výrobě kašovité směsi vědci použili dřevěný prášek – zbytky ze zpracování, které se obvykle likvidují jako odpad v dřevařských závodech – a pomocí biologicky odbouratelného a recyklovatelného hluboce eutektického rozpouštědla (DES) dekonstruovali sypkou, porézní strukturu prášku. Výsledná směs, která má zapletení v nanoměřítku a vodíkovou vazbu mezi regenerovaným ligninem a celulózovými mikro / nanofibrilami, má vysoký obsah pevných látek a vysokou viskozitu, kterou lze odlévat a válcovat bez lámání.

„Vyvinuli jsme jednoduchý a jednoduchý výrobní proces, při kterém se plasty na bázi biomasy vyrábějí ze dřeva, ale také z plastů, které také poskytují dobré mechanické vlastnosti.“ – – Yuan Yao, odborný asistent průmyslové ekologie a udržitelných systémů

Yao poté provedl komplexní posouzení životního cyklu, aby otestoval dopad bioplastu na životní prostředí na běžných plastech. Listy bioplastu byly pohřbeny v půdě, po dvou týdnech se rozbily a po třech měsících se úplně rozložily; Vědci navíc tvrdí, že mechanické míchání může rozbít bioplast zpět do suspenze, což také umožňuje regeneraci a opětovné použití DES.

„Díky tomu je tento plast pro mě opravdu dobrý: Všechno lze recyklovat nebo biologicky rozložit,“ říká Yao. „Minimalizovali jsme všechny materiály a odpad, který končí v přírodě.“

Bioplast má mnoho použití, říká Liangbing Hu, profesor z Centra pro inovace materiálů na University of Maryland a spoluautor článku. Může být formován do fólie, kterou lze použít v plastových sáčcích a obalech – jedno z hlavních použití plastů a zdroj odpadu. Hu také říká, že jelikož lze bioplast tvarovat do různých tvarů, lze jej použít také v automobilovém průmyslu.

Jednou z oblastí, kterou výzkumný tým nadále zkoumá, je potenciální dopad na lesy, pokud se zvýší produkce tohoto bioplastu. Zatímco tento proces v současné době využívá při výrobě vedlejší produkty ze dřeva, vědci si velmi dobře uvědomují, že při velkovýrobě může být nutné použít obrovské množství dřeva, což by mohlo mít dalekosáhlé důsledky pro lesy, obhospodařování půdy, ekosystémy a změnu klimatu. – jmenujme pár.

Podle Yao výzkumný tým již začal pracovat s lesním ekologem na vytvoření modelů simulace lesů, které spojují růstový cyklus lesů s výrobním procesem. Vidí také příležitost pracovat s lidmi, kteří pracují na YSE v oblastech souvisejících s lesy – neobvyklé vybavení.

“Nestává se často, že by technik chodil po chodbě a mluvil s lesníkem,” říká Yao.

Yao, ctižádostivý vědec v oblasti průmyslové ekologie, se v loňském roce připojil k fakultě YSE. Její výzkum zkoumá environmentální a ekonomický dopad vznikajících technologií a průmyslových procesů a integruje interdisciplinární přístupy z oblasti průmyslové ekologie, udržitelného inženýrství a modelování systémů za účelem vývoje technik, které podporují udržitelnější inženýrské přístupy a strategie.

Odkaz: „Silný, biologicky odbouratelný a recyklovatelný lignocelulózový bioplast“, autor: Qinqin Xia, Chaoji Chen, Yonggang Yao, Jianguo Li, Shuaiming He, Yubing Zhou, Teng Li, Xuejun Pan, Yuan Yao a Liangbing Hu, 25. března 2021. Udržitelnost v přírodě.
DOI: 10.1038 / s41893-021-00702-w

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Tající ledové listy způsobují, že hladiny moře vzrostou až na 18 metrů

Je dobře známo, že zvýšení hladiny moře způsobené klimatem je hlavní hrozbou. Nový výzkum zjistil, že předchozí události ztráty ledu by mohly způsobit...

Sledujte teplo a hledejte stopy k planetární evoluci

Kosmická loď NASA Galileo zachytila ​​Jupiterův měsíc Io, třetí největší satelit na Zemi, podstupující sopečnou erupci. Zkroucená oběžná dráha Io ji vrhá do neustálého...

Viry bez chřipky mají onemocnění podobné chřipce a úmrtnost

Non-chřipkové respirační virové infekce (NIRV) jsou spojeny s chřipkovými chorobami a úmrtností u hospitalizovaných dospělých, podle nové studie v CMAJ (Journal of Canadian Medical...

V období křídy se Severní Amerikou potulovalo 2,5 miliardy T. Rexes

Analýza toho, co je o dinosaurovi známo, vede k závěru, že jich bylo v průběhu času 2,5 miliardy. Jako mnoho Tyrannosaurů se Rexes potuloval v...

Vědci vizualizují pohyb vírů v kvantové supratekuté turbulenci

Obrázek ukazuje kvantové vírové trubice, které podléhají zjevné superdifúzi. Bílé tečky představují zachycené částice, které vědci sledovali, aby vizualizovali a sledovali pohyb trubic,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.