Forvandling af træ til plastik

Bestræbelser på at skifte fra petrokemisk plast til vedvarende og bionedbrydelig plast har vist sig vanskelig - produktionsprocessen kan kræve giftige kemikalier og er dyr, og den mekaniske styrke og vandstabilitet er ofte utilstrækkelig. Men forskere har fået et gennembrud, ved hjælp af træbiprodukter der viser løfte om at producere mere holdbar og bæredygtig bioplast.

En undersøgelse offentliggjort i Naturens bæredygtighed , medforfatter af Yuan Yao, assisterende professor i industriel økologi og bæredygtige systemer ved Yale School of the Environment (YSE), skitserer processen med at dekonstruere den porøse matrix af naturligt træ til en gylle. Forskerne siger, at det resulterende materiale viser en høj mekanisk styrke, stabilitet, når du holder væsker, og UV-lysbestandighed. Det kan også genbruges eller biologisk nedbrydes sikkert i det naturlige miljø, og har en lavere livscyklus miljøpåvirkning sammenlignet med petroleumsbaseret plast og anden biologisk nedbrydelig plast.

"Der er mange mennesker, der har forsøgt at udvikle den slags polymerer i plastik, men de mekaniske tråde er ikke gode nok til at erstatte den plast, vi i øjeblikket bruger, som hovedsageligt er lavet af fossile brændstoffer, "siger Yao." Vi har udviklet en ligetil og enkel fremstillingsproces, der genererer biomassebaseret plast af træ, men også plastik, der også leverer gode mekaniske egenskaber. "

For at oprette gylleblandingen, forskerne brugte et træpulver - en forarbejdningsrest, der normalt kasseres som affald i tømmerværker - og dekonstruerede det løse, pulverets porøse struktur med et biologisk nedbrydeligt og genanvendeligt dybt eutektisk opløsningsmiddel (DES). Den resulterende blanding, som indeholder nanoskala sammenfiltring og hydrogenbinding mellem det regenererede lignin og cellulose mikro/nanofibriller, har et højt tørstofindhold og høj viskositet, som kan støbes og rulles uden at gå i stykker.

Yao ledede derefter en omfattende livscyklusvurdering for at teste bioplastens miljøpåvirkninger over for almindelig plast. Plader af bioplasten blev begravet i jord, frakturering efter to uger og fuldstændig nedbrydende efter tre måneder; derudover forskere siger, at bioplasten kan nedbrydes tilbage i gyllen ved mekanisk omrøring, som også gør det muligt at genvinde og genbruge DES.

"At, til mig, er det, der virkelig gør denne plast god:Den kan alle genbruges eller nedbrydes, " siger Yao. "Vi har minimeret alle materialer og affald, der kommer ud i naturen."

Bioplasten har mange anvendelsesmuligheder, siger Liangbing Hu, en professor ved Center for Materials Innovation ved University of Maryland og medforfatter til papiret. Det kan støbes til en film, der kan bruges i plastikposer og emballage - en af ​​de største anvendelser af plastik og årsager til affaldsproduktion. Hu siger også, at fordi bioplasten kan støbes i forskellige former, det har potentiale til brug i bilproduktion, såvel.

Et område, som forskerholdet fortsætter med at undersøge, er den potentielle indvirkning på skovene, hvis produktionen af ​​denne bioplast opskaleres. Mens processen i øjeblikket bruger træbiprodukter i fremstillingen, forskerne siger, at de er meget opmærksomme på, at produktion i stor skala kan kræve brug af massive mængder træ, som kan have vidtrækkende konsekvenser for skovene, jordforvaltning, økosystemer og klimaændringer, for at nævne et par stykker.

Yao siger, at forskerholdet allerede er begyndt at arbejde med en skovøkolog for at skabe skovsimuleringsmodeller, forbinder skovenes vækstcyklus med fremstillingsprocessen. Hun ser også en mulighed for at samarbejde med folk, der arbejder i skovrelaterede marker på YSE - en ualmindelig bekvemmelighed.

"Det er ikke ofte en ingeniør kan gå ned ad gangen og tale med en skovfoged, " siger Yao.