Forskere gør ananasaffald til aerogeler af høj værdi

Høst af ananas, en udbredt tropisk frugt, efterlader tonsvis af landbrugsrester, der normalt brændes eller lades rådne, skaber uønskede drivhusgasser og andre forurenende stoffer. Men en ny proces lover at konvertere affaldet til aerogeler af høj værdi, billigt og rent.

Aerogels er blandt de letteste faste materialer, man kender, og er skabt ved at kombinere en polymer med et opløsningsmiddel for at danne en gel, og derefter fjerne væsken fra gelen og erstatte den med luft. De er ekstremt porøse og har lav densitet, men forbliver faste ved berøring.

Duong Hai Minh, professor ved National University of Singapore (NUS) afdeling for maskinteknik, anslår, at der hvert år genereres 76,4 millioner tons ananasbladaffald. Han tror, dette kan frigive skadelige kemikalier og drivhusgasser, der kan forårsage alvorlige miljøproblemer.

"For hvert kilo af den producerede frugt, næsten tre gange så meget ananasbladaffald genereres. Landmænd sadlet med dette omfangsrige og fibrøse biprodukt brænder normalt, kompost, eller genanvende det som dyrefoder, "siger Duong.

Han og andre NUS -ingeniører har offentliggjort deres undersøgelse om fremstilling af aerogeler fra ananasaffald i den kommende decemberudgave af Journal of Environmental Chemical Engineering.

Kommercielle aerogeler, bruges primært til varme- og lydisolering, er dyre, og fremstillingsprocessen involverer typisk frigivelse af giftige niveauer af kulstof, siger Duong. Hans proces bruger ananasbladfibre til at skabe ultralette, bionedbrydelige aerogeler. De er effektive som olieabsorberende stoffer og til varme- og lydisolering.

"Vi har også demonstreret deres potentielle anvendelser inden for fødevarekonservering og spildevandsrensning - dette er et stort skridt i retning af bæredygtigt landbrug og affaldshåndtering, " han siger.

Duong har arbejdet på at genbruge forskellige materialer til aerogeler i mere end et årti. Han har tidligere udviklet og patenteret teknikker til fremstilling af aerogeler fra gamle gummidæk, kaffegrums og plastflasker.

"Vores seneste arbejde, at lave øko-aerogeler ved hjælp af landbrugs- og madaffald, startede i august 2016 og tog tre år at opnå lovende resultater, "siger Duong." Vi har også med succes produceret øko-aerogeler ved hjælp af sukkerrør bagasse, kaffegrums og okra. "

I den nye proces, ananasfibre ekstraheres fra bladene ved hjælp af en dekorteringsmaskine og blandes derefter med tværbindende polyvinylalkohol (PVA) og hærdes ved 80 grader Celsius for at fremme tværbinding mellem fibrene og PVA. Gennemsnitlig, det tager 10-12 timer at producere aerogeler fra råvarerne, hvilket er meget hurtigere end sammenlignelige processer.

"Et kvadratmeter ark eco-airgel, måler en centimeter i tykkelse, koster mindre end 7 dollar at producere, og kan sælges for mellem 22 og 37 dollar. Et kommercielt fremstillet varmeisoleringsark fremstillet ved hjælp af konventionelle aerogeler af omtrent samme størrelse kan sælge for mere end 220 dollars. "

NUS-teamet arbejder sammen med partnere for at styre den store produktion af disse øko-aerogeler til applikationer af høj værdi, f.eks. varmeisolering, støjreduktion, olieudslip og genanvendelige masker til filtrering af giftige gasser, støvpartikler og bakterier.

Ananas er en af ​​de mest begunstigede frugter i verden. De tre største producenter globalt er Costa Rica, Brasilien og Filippinerne.

"Den avancerede teknologi til at omdanne ananasrester af lav værdi til højværdige tekniske aerogeler til fødevarekonservering og spildevandsbehandling vil øge folks bevidsthed om miljøbeskyttelse ved at omdanne affald til nyttige materialer med nye, interessante applikationer, "siger Phung Le, direktør for raffinaderi og petrokemikalier og Technology Research Center ved Ho Chi Minh City University of Technology, Vietnam.

"Selvom en komplet procedure for genbrug af affald ikke er blevet udviklet grundigt, dette er et vigtigt skridt i retning af bæredygtig udvikling for at opbygge kreativ og innovativ tænkning hos vores unge generation om at hjælpe miljøet og bevare naturen, "tilføjer han.

Stephen Steiner, formand for Airgel Technologies, Boston, Masse., siger den ananasaffaldsafledte øko-aerogeler, der er beskrevet i undersøgelsen, viser, hvordan "porefaste, arkitektoniske materialer, der giver mange af de værditilvækste funktionelle adfærd ved traditionelle aerogeler, kan skabes til en brøkdel af prisen."

"Et særligt overbevisende aspekt af det nuværende arbejde er, at råmaterialerne ikke kun er billige, de kan potentielt opnås til en negativ pris for producenten, "siger Steiner." Med supplerende fordele såsom potentiale for biokompatibilitet og bionedbrydelighed, Duongs øko-aerogeler giver potentiale til applikationer lige fra isolering til emballage til medicinske teknologier. "