Eine umweltfreundliche Zubereitung von Pflanzenmaterial aus Kiefern könnte als Ersatz für Chemikalien auf Erdölbasis in Polyurethan-Schäumen dienen.
Die Innovation könnte zu umweltfreundlicheren Versionen von Schäumen führen, die allgegenwärtig in Produkten wie Küchenschwämmen, Schaumstoffkissen, Beschichtungen, Klebstoffen, Verpackungen und Isolierung verwendet werden. Der Weltmarkt für Polyurethan belief sich 2022 auf mehr als 75 Milliarden US -Dollar.
Ein Forschungsteam der Washington State University nutzte eine umweltfreundliche Vorbereitung von Lignin als Ersatz für 20% der Chemikalien auf der Basis fossiler Brennstoffe im Schaum. Der biobasierte Schaum war so stark und flexibel wie typischen Polyurethanschaum. Sie berichten über ihre Arbeit in der Zeitschrift, ACS nachhaltige Chemie und Ingenieurwesen.
„Es ist ziemlich neu in Bezug auf das von uns erzeugte Material und den Prozess, den wir haben“, sagte Xiao Zhang, korrespondierender Autor auf dem Papier und Professor in Gene und Linda Voiland School of Chemical Engineering und Bioengineering. „Unser extrahierter Lignin bietet eine neue Klasse erneuerbarer Bausteine für die Entwicklung biobasierter Mehrwertprodukte.“
Kunststoffmaterial auf Erdölbasis sind ein zunehmendes Abfallproblem. Sie brauchen Jahrhunderte, um zusammenzubrechen, aber sie sind teuer und schwierig zu recyceln und produzieren meistens ein Produkt in der zweiten Generation. Da es mehr recycelt als neue Kunststoff zu generieren, hat die Recyclingrate der Kunststoff durchweg unter 20%geblieben, sagte Zhang.
„Es ist im Grunde genommen eine Situation ohne Gewinn, wenn Sie Kunststoffe auf Erdölbasis verwenden“, sagte er. „Die ultimative Lösung besteht darin, sie durch natürlich abgeleitete Materialien zu ersetzen.“
Lignin ist die zweithäufigste erneuerbare Kohlenstoffquelle, die etwa 30% des Kohlenstoffbasis auf nicht fossilen Brennstoffen auf der Erde ausmacht. Es ist auch notorisch schwierig, aus Pflanzen zu extrahieren. Das Material wird normalerweise während der Papierherstellung und der Biorefination getrennt, aber diese Prozesse verändern häufig seine chemischen und physikalischen Eigenschaften und verringern seinen Wert. Daher wird das meiste Lignin entweder verbrannt, um Kraftstoff und Strom zu erzeugen oder in niedrigwertigen Produkten wie für Zementzusatzstoffe oder als Bindemittel in Tierfutter zu verwenden.
In ihrer Arbeit verwendeten die Forscher ein mildes, umweltfreundliches Lösungsmittel, um ein hochwertiges Lignin von Kiefer zu trennen. Im Vergleich zu anderen Ligninformulierungen war ihre Formulierung homogen mit guter thermischer Stabilität – ähnlich wie ein natives Lignin. Die strukturelle Homogenität ist wichtig, um hochwertige Produkte herzustellen.
Als sie ihre Formulierung testeten, war ihr Produkt stabil und wurde ebenso mechanisch wie die herkömmlichen Schäume durchgeführt.
„Diese Arbeit zeigt, dass unsere vorbereitete Ligninformulierung ein großes Potenzial für die Erzeugung flexibler, biobasierter Polyurethan-Schäume hat“, sagte Zhang.
Das Interesse an der Entwicklung von Lignin-basierten Polyurethan (PU) Flexible Schaumwerke wurde auch von Industriepartnern validiert. Zhangs Team wird nun mit den Industriepartnern zusammenarbeiten, um die Produktion von Lignin PU -Schaum zu optimieren und zu skalieren.
Die Arbeit wurde vom Branchen-University Cooperative Forschungszentrum der National Science Foundation für Biokompositionen und Biokompositen (CB) finanziert2), Das USDA National Institute of Food and Agriculture Programs und das WSU -Büro für Kommerzialisierung.
