Kaffegrums viser løfte som træerstatning for produktion af cellulosananofibre

Verden genererer over seks millioner tons kaffegrums, ifølge den internationale kaffeorganisation. Tidsskriftet Landbrug og fødevarekemi rapporterede i 2012, at over halvdelen af ​​brugt kaffegrums ender på lossepladser. Cellulose -nanofibre er byggestenene til plastharpikser, der kan gøres til bionedbrydelige plastprodukter.

YNU -teamet, ledet af Izuru Kawamura, lektor ved Graduate School of Engineering Science, satte sig for at bygge videre på tidligere forskning i udvinding af cellulose -nanofibre fra kaffegrums. De offentliggjorde deres resultater den 1. april i tidsskriftet Cellulose .

"Vores ultimative mål er at etablere et bæredygtigt genbrugssystem med vores cellulose -nanofibre i kaffeindustrien, "Sagde Kawamura." Nu, flere og flere restauranter og caféer er blevet forbudt at bruge sugerør til engang. Efter den bevægelse, Vi sigter mod at lave en gennemsigtig engangs kaffekop og halm med et tilsætningsstof, der indeholder cellulosananofibre fra brugt kaffegrums. "

Efterspørgslen efter cellulose -nanofibre stiger på verdensplan, efterhånden som industrier realiserer deres potentiale som en mere miljømæssigt forsvarlig og bæredygtig måde at producere plast på.

"Cellulose-nanofibre er hidtil hovedsageligt blevet fremstillet af træbaserede materialer såsom papirmasse, "Sagde Kawamura." Cellulose -nanofibre kan potentielt leveres fra alle planter fra naturen. Vi vil gerne understrege, at brugt kaffe er en lovende råvare. "

Nøglen til at udvinde cellulose nanofibre fra brugt kaffegrums ligger i cellulose, det materiale, der omfatter bønnernes cellevægge og tegner sig for cirka halvdelen af ​​grundens vægt og volumen.

YNU -teamet kørte eksperimentet med at isolere cellulose -nanofibre fra bønnerens cellevægge ved katalytisk oxidation, en proces, der oxiderer cellevæggene ved hjælp af en katalysator. Dette er en metode tidligere rapporteret af Akira Isogai ved University of Tokyo.

Teamet undersøgte de resulterende cellulose-nanofibre med billeddannelsesteknikker, herunder røntgendiffraktion, elektronmikroskopi, og termogravimetrisk analyse - en metode til at observere de grundlæggende strukturelle træk ved cellulose -nanofibre og sammenligne det, der stammer fra træ. De kaffekværnbaserede cellulose-nanofibre viste ensartethed og integreret godt i polyvinylalkohol, byggesten til en række industri- og forbrugerprodukter. Hans team fandt ud af, at deres gennemsnitlige diameter var 25 nanometer. Til reference, et menneskehår måler omkring 90, 000 nanometer i diameter.

Sådan konsistens og integration med polymerharpikser er milepæle, der demonstrerer potentialet for kaffemalet-baserede cellulose-nanofibre som træerstatning, Kawamura sagde, men yderligere forskning er nødvendig for at udvikle en kommercielt levedygtig proces.

Kawamura mener, at cellulose -nanofibre snart kan spille en stor rolle i bilindustrien, tilbyder et let alternativ til stål og plast til autocarosserier. Efterhånden som emissionsstandarderne fortsat strammes, markedet for lettere biler vil vokse, gør cellulose nanofibre til en stadig mere værdifuld vare.

"Den samlede vægt af plastharpiks fremstillet af cellulose -nanofibre er meget let sammenlignet med stål, "Sagde Kawamura." Det vil medføre en effektiv reduktion af CO ₂ emission. "Harpikser bygget på nanofibre fungerer også godt i 3D-udskrivning, gør dem til et miljøvenligt alternativ til oliebaseret plast til en lang række potentielle produkter.

Denne nye proces kan være en velsignelse for kaffeindustrien, som har begrænsede muligheder for at tjene penge på brugt kaffegrums. Nogle byer har genbrugsprogrammer, hvor brugt kaffegrums genbruges som næringsrig kompost til drivhuse og svampegårde. Andre programmer sender brugt kaffegrums til faciliteter, der producerer biogas. Men generelt set de fleste kaffegrums ender stadig på lossepladser.