Bjerge af affald kan føre til ny amerikansk fremstilling, job

Affaldsmateriale fra papir- og papirmasseindustrien kunne snart laves til alt fra tennisketcher til biler.

"Vi har overvundet et af branchens mest udfordrende spørgsmål ved at opdage, hvordan man laver kulfiber af god kvalitet fra affald, "sagde Dr. Joshua Yuan, Texas A&M AgriLife Forsker og lektor i plantepatologi og mikrobiologi i College Station.

Forskningen blev for nylig offentliggjort i Grøn kemi , det fagfællebedømte tidsskrift for Royal Society of Chemistry.

"Folk har overvejet at bruge lignin til at lave kulfiber i mange år, men at opnå god kvalitet har været et problem, "Sagde Yuan.

Omkring 50 millioner tons lignin - eller strukturel del af et anlæg - hober sig hvert år op som affald fra den amerikanske papir- og papirmasseindustri, han sagde. Yderligere lignin kan komme fra bioraffinaderier, der bruger planter til at producere ethanol, giver yderligere 100 millioner til 200 millioner tons ligninaffald hvert år. Alligevel genbruges kun omkring 2 procent af ligninaffaldet i øjeblikket til nye produkter, Sagde Yuan.

"Lignin betragtes som en af ​​de mest rigelige biopolymerer i verden, "sagde han." Alt dette affald ophobes, og det vil være fantastisk at bruge det til noget. "

Yuans forskerhold har haft flere succeser med at lave brændstof og bioprodukter fra lignin. Men selv processen med fremstilling af biobrændstoffer efterlader et stort lager af affald. Det fik dem til at overveje muligheden for at lave kulfibermateriale.

Kulfiber er ikke et nyt koncept. Det har været leget med siden 1860 - hovedsagelig til pærer oprindeligt - og er kendt for høj styrke, lav vægt og varmetolerance.

Men det har været dyrt at producere med traditionelle midler.

"Hvis du ikke kan producere kulstofmateriale af høj kvalitet, det er virkelig ikke nyttigt, "Sagde Yuan.

Så teamet undersøgte lignin nærmere.

"Det, vi fandt ud af, er, at lignin er en blanding af mange molekyler i mange størrelser og forskellige kemiske egenskaber. Gennem fraktionering, vi adskilte lignin i forskellige dele, og så fandt vi ud af, at visse dele af lignin er meget gode til fremstilling af kulfiber af høj kvalitet, "forklarede han.

Forskeren bemærkede, at lignin er et komplekst molekyle, men når den høje densitet, høj molekylvægt del er adskilt fra resten, den har en ensartet struktur, der tillader dannelse af kulfiber af høj kvalitet.

"Vi forbedrer og finjusterer stadig kvaliteten, men til sidst kunne denne kulfiber bruges til vindmøller, sportsmaterialer og endda cykler og biler, "sagde han." Kulfiber er meget lettere, men har den samme mekaniske styrke som andre materialer, der bruges til disse produkter nu. Dette materiale kan bruges til mange forskellige applikationer.

"Skønheden ved denne teknologi er, at den giver os mulighed for at bruge lignin fuldstændigt. Grundlæggende er det, vi gør, fraktioneret lignin, så fraktionen med høj molekylvægt kan bruges til kulfiber, og den lavmolekylære fraktion kan bruges til bioplast og produkter som asfaltbindemiddel, der bruges på veje. "

Yuan forestiller sig et integreret bioraffinaderi med flere strømme, hvor lignin adskilles ét sted, så en række materialer-kulfiber med høj densitet og bioplast med lav densitet, sammen med biobrændstoffer fra plantefoder som græsser - kunne fremstilles på et anlæg.

"Når vi er i stand til at bruge den samme biomasse til at producere forskellige ting, der giver det bedste økonomiske afkast ved at være bæredygtig, "sagde han." Til sidst ville det føre til stigende arbejdspladser og øget økonomisk vækst i landdistrikterne.

"Og hele forsyningskæden er i USA, hvilket betyder, at jobene ville være her. Biomassen vokser, høstet og transporteret her. Det ville være svært nogensinde at sende så meget affald til et andet land til produktion. Det hele bliver her, "Yuan sagde." Det ville sætte landbrugsproduktion og industri sammen i en bioøkonomi, der fremstiller vedvarende produkter. "