Tavoitteena on korvata öljystä valmistetut hajoamattomat materiaalit. Mahdollisia sovellusalueita ovat muun muassa vihreä elektroniikka, energian varastointi, ympäristöystävällinen pakkaus, älykkäät tekstiilit ja paljon muuta.
Sisällysluettelo
- Bakteerit tuottavat biohajoavaa selluloosaa .
- Uusi teknologia: kontrolloitu pyöriminen kuitujen tasoittamiseksi.
- Lisätään boorinitridin nanokalvoja .
- Tuloksena on luja, joustava ja läpinäkyvä materiaali .
- Mahdollinen korvike muoville, pakkauksille, tekstiileille ja vihreälle elektroniikalle .
- Vetolujuus jopa 553 MPa .
- 3 kertaa parempi lämmön haihtuminen .
- Skaalautuva ja vähätoksinen teknologia .
Houstonin yliopisto kehittää mahdollista korvaavaa materiaalia muoville
Parannettu bakteeripohjainen selluloosa kestäviksi ja ympäristöystävällisiksi materiaaleiksi jokapäiväiseen käyttöön
Vastauksena vakavaan maailmanlaajuiseen muovijäteongelmaan apulaisprofessori Maksud Rahman Houstonin yliopistosta on kehittänyt uuden tavan tuottaa bakteeriselluloosaa, jonka mekaaniset ja toiminnalliset ominaisuudet ovat huomattavasti paremmat. Tällä muunnellulla selluloosalla on todellinen potentiaali korvata muovi erilaisissa jokapäiväisissä käyttökohteissa: pakkauksista ja tekstiileistä elektroniikkalaitteisiin.
Mitä on bakteeriselluloosa?
Bakteeriselluloosa on luonnollinen, biohajoava ja biologisesti yhteensopiva biopolymeeri, jota tuottavat bakteerit, kuten Komagataeibacter xylinus . Toisin kuin muovi, sitä ei valmisteta öljystä, eikä se jätä pysyviä jätteitä ympäristöön.
Sen mekaaninen heikkous ja rajoitettu toiminnallisuus ovat kuitenkin estäneet sen laajamittaisen käytön… tähän asti.
Teknologinen innovaatio: nanokuitujen tasoittaminen pyörivällä virtauksella
Rahmanin tiimi on kehittänyt pyörivän viljelyjärjestelmän , jossa selluloosaa tuottavia bakteereja kasvatetaan jatkuvasti pyörivässä, hapella kyllästetyssä sylinterissä. Pyöriminen luo suunnatun nestevirtauksen , joka saa bakteerit liikkumaan järjestyksessä .
Selluloosan rakenne, jossa on tasaiset nanokuidut, mikä parantaa merkittävästi sen lujuutta, joustavuutta ja mekaanista kestävyyttä.
Nanomateriaalien vahvistaminen: boorinitridi
Jotta voitaisiin mennä vielä pidemmälle, tutkijat lisäsivät kasvualustaan boorinitridin nanokalvoja. Tuloksena saatiin hybridimateriaali, jolla on seuraavat ominaisuudet:
- Vetolujuus jopa 553 MPa .
- Optinen läpinäkyvyys .
- Pitkäaikainen mekaaninen stabiilius .
- Lämmönsiirto kolme kertaa tehokkaampi kuin muokkaamattomalla selluloosalla.
Nämä ominaisuudet avaavat mahdollisuuksia sovelluksiin lämmönsäätelyssä , rakennusmateriaaleissa , vihreässä elektroniikassa , teknillisissä tekstiileissä ja monissa muissa.
Yksinkertainen, skaalautuva ja kestävä prosessi
Yksi Rahmanin lähestymistavan tärkeimmistä eduista on sen skaalautuvuus . Se on yksivaiheinen bioteknologinen prosessi , joka ei vaadi myrkyllisiä kemikaaleja tai äärimmäisiä olosuhteita.
Järjestelmän avulla materiaalin ominaisuuksia voidaan säätää muuttamalla kasvatusolosuhteita tai lisäämällä nanomateriaaleja. Toisin sanoen lopputuote voidaan mukauttaa haluttuun käyttötarkoitukseen.
Tämän teknologian potentiaali
Tämä läpimurto vaikuttaa suoraan muovin torjuntaan . Luonnollisen alkuperänsä, biohajoavuutensa ja erinomaisten käyttöominaisuuksiensa ansiosta parannettu bakteeriselluloosa voi korvata synteettiset polymeerit keskeisillä aloilla:
- Biohajoava pakkaus elintarvikkeille, juomille ja kulutustavaroille.
- Ympäristöystävälliset tekstiilit, joilla on teknisiä ominaisuuksia.
- Ympäristöystävällinen elektroniikka, jossa on parannettu lämmönsäätely.
- Lääketieteelliset tarvikkeet, kuten biohajoavat sidetarvikkeet tai siteet.
- Komponentit akkuja ja energian varastointia varten .
Lisäksi prosessi on energiatehokas , ei käytä fossiilisia polttoaineita ja perustuu bakteerikulttuureihin , joita voidaan laajentaa ympäristöä vahingoittamatta.
Tämä kehitys ei ole vain tärkeä virstanpylväs materiaalitieteessä, vaan se voi myös olla todellinen väline, joka muuttaa suhtautumistamme muoviin ja siirtää meidät kohti aidosti kiertotaloutta ja kestävää kehitystä.