Учёные из Йельского университета, Университета Висконсина и Университета Мэриленда провели исследование и создали лигноцеллюлозный биопластик, который может заменить обычный пластик.
Исследования свойств биопластика, производственного процесса и воздействия на окружающую среду изложены в исследовании, опубликованном 25 марта в журнале Nature Sustainability.
Основа биопластика является древесный порошок, остатки переработки древесины. Чтобы разрушить древесный порошок, который имеет рыхлую структуру, состоящую из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина, исследователи использовали глубокий эвтектический растворитель, или DES, специально состоящий из хлорида холина и щавелевой кислоты.
DES выполняет две функции: растворяет лигнин и расщепляет целлюлозу из клеточных стенок древесины на микро/нанофибриллы. Регенерировать или «депонировать» лигнинможно с помощью воды. Лигнин является гидрофобным или отталкивает воду, поэтому при добавлении воды лигнин быстро регенерируется из DES и связывается с сетью микро/нанофибрилл, образуя лигнино-целлюлозную «суспензию». Биопластик формируется из суспензии посредством простого процесса литья.
Ппроцесс регенерации лигнина на месте устраняет необходимость разделения и выделения лигнина и целлюлозы, что является дорогостоящим и энергоемким процессом. В результате производство биопластика обходится недорого. Согласно исследованию, высокие производственные затраты являются серьезным препятствием для широкого внедрения биопластика, что делает эту инновацию важным прорывом. Кроме того, процесс регенерации лигнина на месте может выполняться для различных типов материалов, и исследование показало, что лигноцеллюлозный биопластик можно изготавливать из травы, пшеничной соломы или багассы в дополнение к древесине.
Биопластик высокий на прочность, водостойкий(до 30 дней в воде не было трещин), термостойкий(термическое разложение 357 градусов Цельсия), быстрая биоразлагаемость ( в почве разлагается в течении трёх месяцев).
Биопластик также может быть разрушен механическим перемешиванием и возвращен в состояние суспензии, из которой он может быть переработан. В документе поясняется, что DES, используемый для создания суспензии, также может быть переработан за счет сохранения фильтрата, полученного во время обработки и выпаривания воды. DES остается эффективным при разрушении древесины даже после многократной переработки.
Исследователи также провели оценку жизненного цикла лигноцеллюлозного биопластика, чтобы определить его воздействие на окружающую среду с учетом таких факторов, как количество электроэнергии, используемой во время производства. Они обнаружили, что в целом он оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем АБС, ПВФ и некоторые другие биопластики.
По материалам: yaledailynews.com
