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工业废料被重新利用来生产塑料的替代品

作者:鑫长生智能安防    来源:网络采集    发布时间:2021-04-10 16:03    浏览量:

作者:FAPESP·切洛·皮涅罗 圣保罗州大学的研究人员重复使用通常由伤口敷料制造商扔掉的细菌纤维素碎片来制造用于食品包装的强生物降解膜(伤口敷料膜生产过程中留下的碎片

荣誉:帕梅拉·梅洛/联合国环境规划署 在巴西,位于伊尔哈索尔特伊拉的圣保罗州大学的研究人员开发了一种薄膜,可以替代食品包装中的塑料

这种薄膜是由羟丙基甲基纤维素(HPMC)和工业加工留下的细菌纤维素碎片制成的

这两种原材料都是可持续的

它们结合在一起产生了一种由细菌纤维素纳米晶体和HPMC组成的可生物降解的薄膜

该产品优于仅由HPMC制作的电影

FAPESP支持的一篇关于该研究项目的文章发表在美国化学学会应用材料与界面杂志上

“我们开始用细菌纤维素纳米晶体填充HMPC基质,以增强其性能

这篇文章的合著者马尔西亚·里贾纳·德莫拉·奥瓦达说:“我们还想为新型复合材料的开发创造更环保的方案,从材料本身到它的起源,所以我们把工业废料的再利用纳入了这个项目。”

奥瓦达有博士学位

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在CDMF功能材料开发中心任教并担任研究员,该中心是FAPESP支持的研究、创新和传播中心之一

自从她的博士学位

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Aouada研究了由可再生能源制成的薄膜,以及可食用和可生物降解的薄膜,目的是减少倾倒的塑料食品包装形式的固体废物的产生

“由HPMC和其他生物聚合物制成的薄膜的局限性之一是,与传统的石油薄膜相比,它们的机械强度较低

它们对水蒸气的渗透性也很高,这限制了它们的应用

“我们通过添加细菌纤维素来改善这些特性,”帕梅拉·梅洛说,她是联合国教科文组织材料科学的研究生,也是该项目的第一作者,该项目的研究是在她担任博士期间进行的

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奥瓦达监管下的研究

蛋糕配方 研究人员从巴拉那州生产伤口敷料生物膜的七种生物制品中获得了细菌纤维素废料

为了将这些废料转化成适合食品包装的薄膜,他们首久久电影先将废料磨成粉末

“然后我们将粉末进行硫酸水解,这一过程在文献中有很好的描述,”梅洛说

结果产生了细菌纤维素纳米晶体悬浮液,他们将其与稀释在水中的HPMC混合以产生成膜分散体,这是生物塑料工业感兴趣的目标

“仅仅创造出好的复合材料是不够的

我们需要通过改变诸如粘度和纳米粒子浓度等因素来找到获得良好膜性能的最佳解决方案

一个公平的类比可能是蛋糕配方:研究配方是我们研究中的另一个重大创新,”奥瓦达说

梅洛说:“纳米晶体如何与HPMC基质相互作用并在其777电影网中分布将决定薄膜质量,因此我们进行了测试,并通过使用Turrax分散器的高能分散获得了最佳分布。”

成膜分散体沉积在基底上

24-48小时后溶剂蒸发

结果是一种比HPMC专用薄膜更坚固、渗透性更差的产品

该材料吸收的水量目前限制了其在包装中的使用

另一个积极的发现是纳米晶体不会改变HPMC的透明度

细菌纤维素的优点 纤维素是自然界中最丰富的聚合物,也是植物纤维的主要成分,为植物提供刚性

植物纤维素是众所周知的,用于造纸,但一些细菌、藻类和海洋无脊椎动物也分泌纤维素,纤维素已用于伤口敷料生物膜一段时间,现在正在扩展到其他领域,如食品包装

保护自然环境受益最大

“无论天气和环境条件如何,细菌纤维素全年都可以在实验室中生产

这是一种更纯的分子,生产过程产生的污染更少,”奥瓦达说

植物纤维素的加工需要使用对环境有害的有机氯化合物来消除杂质,例如木质素

细菌纤维素的另一个优点是在其结构中存在纳米纤维

“这非常有趣,因为它赋予了材料独特的性能,如高抗拉强度,这意味着它可以承受一定的负荷或压力而不断裂,”奥瓦达说

后续步骤 研究人员计划继续测试成膜分散体,直到他们得出结论,他们已经开发出一种有竞争力的产品

他们正在研究其他聚合物分散技术,将它们与HPMC的使用进行比较,并评估它们的生物降解性

如果他们成功开发出更好的成膜分散体,就有可能大规模使用细菌纤维素

“我们的主要重点是寻找不符合生态要求的材料的替代品,如石油产品

这种替代品包括来自可再生资源的可生物降解复合材料

使用纤维素废料和其他种类的废物也有助于降低加工成本

消费者通常更喜欢包装用的塑料薄膜,因为它便宜

此外,还有其他有前途的细菌纤维素来源,如甘蔗和大豆产业

“研究表明,使用甘蔗或大豆糖蜜作为底物可以获得细菌纤维素,”奥瓦达说

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