Μετατροπή του ξύλου σε πλαστικό
Έρευνα των Σχολών Δασικών και Περιβαλλοντικών Σπουδών
του Πανεπιστημίου Γέιλ
Επιμέλεια: Νίκος Μόσχοβος
17:42:56,03/29/2021
Από τα υποπροϊόντα του ξύλου μπορεί να παραχθεί βιολογικό πλαστικό που διαλύεται εντός τριμήνου στο περιβάλλον.Φωτογραφία από Goumbik από το Pixabay
Οι προσπάθειες μετάβασης από τα πετροχημικά πλαστικά σε ανανεώσιμα και βιολογικά αποικοδομήσιμα πλαστικά έχουν αποδειχθεί δύσκολες . Η συγκεκριμένη διαδικασία παραγωγής μπορεί να απαιτεί τοξικές χημικές ουσίες, ενώ είναι δαπανηρή. Εξάλλου, η μηχανική αντοχή και η σταθερότητα του νερού είναι συχνά ανεπαρκείς. Οι ερευνητές έχουν κάνει τώρα μια σημαντική ανακάλυψη, χρησιμοποιώντας διάφορα υποπροϊόντα ξύλου, που υπόσχονται την παραγωγή πιο ανθεκτικών και βιώσιμων βιολογικών πλαστικών.
Στο άρθρο μιας μελέτης που δημοσιεύθηκε διαδικτυακά στις 25 Μαρτίου 2021 στο περιοδικό «Nature Sustainability» περιγράφεται αναλυτικά από τη συν-συγγραφέα και επίκουρη καθηγήτρια βιομηχανικής οικολογίας και βιώσιμων συστημάτων της Σχολής Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Γέιλ (YSE), Yuan Yao η διαδικασία αποδόμησης της πορώδους μήτρας του φυσικού ξύλου σε πολτό. Οι ερευνητές λένε ότι το παραγόμενο υλικό δείχνει πως έχει υψηλή μηχανική αντοχή μαζί με σταθερότητα, όταν συγκρατηθούν τα υγρά και διαθέτει αντοχή στην ακτινοβολία τύπου UV του φωτός. Το ίδιο υλικό μπορεί να ανακυκλωθεί ή να αποικοδομηθεί βιολογικά με ασφάλεια στο φυσικό περιβάλλον και να έχει μικρότερο περιβαλλοντικό αντίκτυπο στον κύκλο της ζωής σε σύγκριση με τα πλαστικά, που βασίζονται στο πετρέλαιο και άλλα βιολογικά αποικοδομήσιμα πλαστικά.
Aπλή διαδικασία παραγωγής
«Υπάρχουν πολλοί άνθρωποι που έχουν προσπαθήσει να αναπτύξουν τέτοια είδη πολυμερών σε πλαστικό, αλλά οι μηχανικοί κλώνοι δεν είναι αρκετά καλοί για να αντικαταστήσουν τα πλαστικά που χρησιμοποιούμε σήμερα, τα οποία κατασκευάζονται κυρίως από ορυκτά καύσιμα. Έχουμε αναπτύξει μια απλή διαδικασία κατασκευής που παράγει πλαστικά με βάση τη βιομάζα από το ξύλο, αλλά και πλαστικό που παρέχει καλές μηχανικές ιδιότητες», εξηγεί η κ. Yao.
Για τη δημιουργία του μείγματος του πολτού χρησιμοποίησαν οι ερευνητές μια σκόνη ξύλου – δηλαδή, ένα υπόλειμμα επεξεργασίας που συνήθως απορρίπτεται ως απόβλητο στους μύλους της ξυλείας – και αποδόμησαν την χαλαρή – πορώδη δομή της σκόνης με ένα βιολογικό αποικοδομήσιμο και ανακυκλώσιμο βαθύ διαλύτη (DES). Το παραγόμενο μείγμα χαρακτηρίζεται από τη δέσμευση σε επίπεδο νανοκλίμακας και τη σύνδεση του υδρογόνου μεταξύ της αναγεννημένης λιγνίνης και των μικροκυμάτων – νανοϊνών της κυτταρίνης. Μάλιστα, έχει υψηλή περιεκτικότητα σε στερεό και υψηλό ιξώδες, το οποίο μπορεί να χυθεί και να κυλήσει χωρίς να «σπάσει».
Το βιολογικό πλαστικό έχει πολλές εφαρμογές. Μπορεί να διαμορφωθεί σε μια μεμβράνη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορες πλαστικές σακούλες και συσκευασίες – αυτή είναι μία από τις σημαντικότερες χρήσεις του πλαστικού κι αποτελεί μια εκ των αιτιών της παραγωγής αποβλήτων.Φωτογραφία από Michaela K από το Pixabay
Αξιολόγηση του κύκλου ζωής
H κ. Yao πραγματοποίησε ύστερα μια ολοκληρωμένη αξιολόγηση του κύκλου ζωής για να δοκιμάσει τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις του βιολογικού πλαστικού έναντι των πλαστικών. Τα φύλλα του βιοπλαστικού θάφτηκαν στο έδαφος και αποικοδομήθηκαν πλήρως μετά από τρεις μήνες! Επιπλέον, οι ερευνητές λένε ότι το βιολογικό πλαστικό μπορεί να αναλυθεί στον πολτό με μηχανική ανάδευση, κάτι που επιτρέπει την ανάκτηση και την επαναχρησιμοποίηση του διαλύτη.
«Αυτό, για μένα, είναι αυτό που πραγματικά κάνει καλό αυτό το πλαστικό: Όλα μπορούν να ανακυκλωθούν ή να αποικοδομηθούν βιολογικά. Ελαχιστοποιήσαμε όλα τα υλικά και τα απόβλητα που μπαίνουν στη φύση», αναφέρει η κ. Yao.
Οι πολλές εφαρμογές
Aπό την πλευρά του, ο διακεκριμένος καθηγητής του Κέντρου Καινοτομίας Υλικών του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ κι έτερος συγγραφέας του άρθρου της μελέτης, Liangbing Hu, σημειώνει ότι:
«Το βιολογικό πλαστικό έχει πολλές εφαρμογές. Μπορεί να διαμορφωθεί σε μια μεμβράνη που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διάφορες πλαστικές σακούλες και συσκευασίες – αυτή είναι μία από τις σημαντικότερες χρήσεις του πλαστικού κι αποτελεί μια εκ των αιτιών της παραγωγής αποβλήτων. Το βιολογικό πλαστικό μπορεί να διαμορφωθεί σε διαφορετικά σχήματα κι έχει τη δυνατότητα χρήσης στην κατασκευή αυτοκινήτων».
Ένας τομέας που συνεχίζει να διερευνά η ερευνητική ομάδα είναι κι ο πιθανός αντίκτυπος στα δάση, εφόσον κλιμακωθεί η παραγωγή αυτού του βιολογικού πλαστικού . Στην όλη διαδικασία χρησιμοποιούνται επί του παρόντος τα υποπροϊόντα ξύλου για την κατασκευή του, αλλά οι ερευνητές γνωρίζουν πολύ καλά ότι η παραγωγή μεγάλης κλίμακας μπορεί να απαιτήσει τη χρήση τεράστιων ποσοτήτων ξύλου, οι οποίες θα μπορούσαν να έχουν εκτεταμένες επιπτώσεις στα δάση, στη διαχείριση της γης, στα οικοσυστήματα, καθώς και στην κλιματική αλλαγή.
Η κ. Yao δημοσιοποιεί ότι η ερευνητική ομάδα έχει ήδη αρχίσει να συνεργάζεται με έναν οικολόγο δασολόγο για τη δημιουργία διάφορων μοντέλων προσομοίωσης δασών, συνδέοντας τον κύκλο ανάπτυξης των δασών με τη διαδικασία κατασκευής. Βλέπει, επίσης, μια ευκαιρία να συνεργαστεί η ίδια με ανθρώπους που εργάζονται στον επιστημονικό τομέα των δασών του Πανεπιστημίου Γέιλ.« Δεν είναι συχνό το φαινόμενο να μπορεί ένας μηχανικός να περπατήσει στην ερευνητική αίθουσα και να μιλήσει με ένα δασολόγο», επισημαίνει η κ.Yao.
©Typologos.com 2021
