Nowy sposób na produkcję nanocelulozy

Naukowcy z Edinburgh Napier University oraz Sappi stworzyli nowy, tani sposób na zamianę drewna we wspaniały materiał, który może być wykorzystywany do budowy ekologicznych samochodów, zagęszczania pożywienia, a także do leczenia ran.

Oznacza to, iż Sappi będzie w stanie stworzyć lekki materiał za bardzo opłacalną cenę – bez potrzeby produkowania olbrzymich ilości zanieczyszczonej chemicznie wody, która wytwarzana jest przy produkcji nanocelulozy za pomocą dotychczas istniejących metod. Proces oszczędzania energii zostanie wdrożony w nowym, budowanym przez Sappi zakładzie produkcji tego materiału.

- Nanoceluloza, uzyskiwana z włókien drewna, posiada wiele właściwości wzmacniających – powiedział koordynator projektu Math Jennekens, Dyrektor badań i rozwoju w Sappi Europe. - W przeciwieństwie do innych lekkich i wytrzymałych materiałów, bazujących na paliwach kopalnych, ten jest całkowicie odnawialny, przez co jest bardzo pożądany do zastosowań przemysłowych i transportowych.

Ten wszechstronny materiał był wcześniej produkowany poprzez intensywną obróbkę pulpy drzewnej aż do momentu uwolnienia ultra małych włókien celulozowych. Każde z nich jest tak małe, że ponad 2000 takich włókien zmieściłoby się w przestrzeni o szerokości jednego ludzkiego włosa.

Badacze z Edinburgh Napier University twierdzą, że są w stanie drastycznie zmniejszyć ilość energii potrzebnej do przebiegu tego procesu, podobnie jak zapotrzebowanie na drogie chemikalia.

- Znaczące w naszym procesie jest użycie unikalnych środków chemicznych, które pozwoliły nam z łatwością rozbić pulpę drzewną na nanocelulozę - powiedział prof. Rob English, który prowadził badania razem ze swym kolegą z Edinburgh Napier University, dr Rhodri Williamsem.

- Nie ma potrzeby użycia drogich chemikaliów oraz, co ważniejsze, zużyte środki chemiczne mogą być z łatwością poddane recyklingowi i ponownie użyte bez generowania olbrzymich strat wody.

- Udało nam się wytworzyć suchy proszek, który bez trudu może zostać rozpuszczony w wodzie i zostawia nanocelulozę niezmodyfikowaną, w efektywny sposób sprawia, iż jej powierzchnia staje się „pustym płótnem", przez co może być z łatwością łączona z innymi materiałami.

- Umiejętność osiągnięcia wszystkich tych cech naraz do tej pory wymykała się naukowcom pracujących na tym polu. Jest to bardzo ekscytujące.

- Nanoceluloza, która będzie produkowana w planowanej przez Sappi fabryce, może znaleźć szerokie zastosowanie w przemyśle jak i w produktach codziennego użytku, z powodu sposobu w jaki może ona polepszyć właściwości materiału z jakim jest połączona – powiedział prof. English.

- Może być użyta do zagęszczenia produktów bazujących na wodzie, takich jak farby, jedzenie czy beton. Użyta z tworzywami sztucznymi może zastępować włókno szklane, co może być bardzo atrakcyjną metodą w produkcji lekkich, zużywających mało paliwa pojazdów nowej generacji.

- Z powodu niskiej przepuszczalności powietrza może zastąpić tworzywa sztuczne w opakowaniach. Nanoceluloza znajdzie także zastosowanie w bateriach litowych oraz ekranach dotykowych. Ponieważ celuloza z natury jest biozgodna oraz bioabsorbowalna, istnieje znaczny potencjał do wykorzystania jej w biomedycynie do produkcji opatrunków i nie tylko.

Andrea Rossi, pracująca dla Sappi Limited, powiedziała, że budowa nowej fabryki została zaplanowana na koniec 2015 roku. - Zakład ten – mówi Rossi – przeniesie Sappi na nowe, sąsiednie pola biznesu bazującego na wykorzystywaniu surowców odnawialnych przy produkcji innowacyjnych materiałów i pomoże Sappi rozszerzyć strategię polegającą na poszukiwaniu nowych możliwości rozwoju na coraz to nowych rynkach.

Prof. English dodaje: - Komercyjne zainteresowanie nanocelulozą wzrasta na fenomenalną skalę, wraz za którym idą podejrzenia, iż do 2020 roku roczna produkcja tego surowca wyniesie 35 ton. Kluczowe wyzwanie leży teraz w rozwoju biznesu oraz w zrozumieniu jaką wartość przedstawia nanoceluloza dla naszej grupy docelowej.

Nawiązując do wypowiedzi Andrea Rossi, nowa fabryka przetestuje możliwości produkcji nanowłókien celulozowych (CNF). Używając własnej, przełomowej technologii, Sappi będzie w stanie produkować CNF o unikalnej morfologii zmodyfikowanej specjalnie dla zastosowań hydrofobowych lub hydrofilowych. Wyprodukowany produkt będzie nadawał się do konwersji w lżejszych i mocniejszych fibro-wzmocnionych połączeniach oraz tworzywach sztucznych jak również do produkcji papieru i opakowań.

Andrea Rossi pokazuje, że wykorzystując produkty wyprodukowane w nowej fabryce, Sappi będzie poddawane procesowi współrozwoju z wieloma partnerami, włączając CNF do produktów o szerokim zastosowaniu, by zoptymalizować wydajność i stworzyć unikalną charakterystykę.