这已经不是什么秘密,我们需要更多的可持续的材料,如果我们希望帮助这个星球。亚博网站下载Bio-derived材亚博网站下载料是一个潜在的选择,但是他们必须经济如果有人会使用它们。
例如,一个更好的生物牛奶壶就好了。然而,如果每加仑牛奶售价为20美元,因为壶的价格从1美元增加到17美元,没有人会买它。
由教授托马斯·h·艾普,三世,特拉华大学的一个研究小组和合作者从CanmetENERGY记住只是这种类型的经济,因为他们寻找方法向新产品周期中生物量。以木质素为例。木质素是植物和树木的一个组成部分,它提供了强度和刚度,以帮助植物站起来对大自然抛出。
在纸浆和造纸行业,然而,木质素是造纸遗留废物的产品。这种类型的木质素,称为技术木质素,被认为是最脏的脏,东西并不可用,;除了燃烧取暖或增加轮胎作为填料。
UD研究者说这种广泛使用的资源——;每年约1亿吨技术木质素生成浪费在全球纸浆和造纸厂,;可以更有价值。
团队已经证明可以有效地把工业木质素处理成高性能塑料,如生物3 d打印树脂,和有价值的化学物质。一个经济和生命周期分析揭示了方法可以与类似的石油产品,竞争。
周三发布的一篇论文描述了新方法,1月19日亚博老虎机网登录科学的进步。主要支持的工作是由美国国家科学基金会资助增长收敛性研究(NSF GCR)计划,旨在通过多管齐下解决问题,跨学科合作。亚博老虎机网登录
“能力类似技术木质素,不仅将其分解和转化成有用的产品,但是这样做的成本和环境影响是低于石油材料是没有人真正能够显示之前,“亚博网站下载Epps说,他领导的NSF GCR努力UD和艾伦和玛拉弗格森杰出的化学和生物分子工程学教授。他还拥有共同任命材料科学与工程系。亚博网站下载亚博老虎机网登录
日常成分克服高压障碍
升级木质素的一个主要问题在于,大部分的流程去做操作在非常高的压力和规模是昂贵的,而且很难。当前工业技术包括安全隐患的主要缺点,资本成本和能源消耗与传统溶剂、温度或压力过程中使用。为了克服这些挑战,研究团队取代甲醇,传统的溶剂用于木质素解构,与甘油的过程可以在正常大气压(环境)。
甘油是一种廉价的原料用于液体化妆品、肥皂、洗发水和乳液的保湿能力。但这里,甘油帮助分解木质素的化学组成,可用于制造范围广泛的生物产品,从3 d打印不同类型的塑料树脂,味道和香味的化合物,抗氧化剂和更多。
使用相同的化学功能提供甘油作为甲醇,但更低的蒸汽压,不需要一个封闭的系统。这种变化使得研究者们同时反应和分离步骤,导致一个更具成本效益的系统。
操作在大气压力是安全的。同样重要的是,它还提供了一个简单的路线规模不断超越小批量和运行流程,创造更多的材料用更少的劳动力更便宜、更快的过程。
发展过程是可重复的和一致的花了大约一年,涉及本科生的贡献,包括Paula Pranda,该研究在纸上。
Pranda,科罗拉多大学的一位博士生,博尔德帮助优化过程。她还研究了可用的数据集对什么类型的产品团队可以创建和估计这些材料的物理性质。亚博网站下载这使得作者余庆罗,一个化学工程博士生教授Marianthi Ierapetritou组,模型系统是否经济可行。
罗的工作表明,UD团队的低压方法可以降低生产成本的一个生物压敏胶粘剂的软木卡夫木质素60%相比,高压的过程。成本优势不明显的其他类型的技术木质素研究中使用,但软木卡夫木质素是最丰富的技术类型木质素生成的纸浆和造纸工业。
Pranda,一个实验物理学家,与学生合作同行像罗在她的专业领域,他们的工作侧重于建模化学过程来理解他们的成本,是启蒙。
“我之前从未合作的一部分,我领悟这些其他领域的化学工程是如何工作的,”Pranda说。
根据罗伯特·O 'Dea Epps实验室的博士生论文的第一作者,罗经济建模贡献关键是知道从事这一行的研究。
身体“我们知道我们可以做,但是我们需要知道它实际上任何金融意义去做化学工厂的规模。余庆的分析显示它,”O 'Dea说。
评估技术木质素废物从不同类型的制浆过程,从项目合作者CanmetENERGY获得在加拿大,让罗考虑上游原料价格或收益率等成本如何影响下游经济。
而分析表明,收益率在植物经济上起着重要的作用,成本操作新的低压过程明显低于传统的过程在所有情况下,因为降低资本成本和一代的有价值的副产品。研究人员参与开发过程,从艾普集团Dionisios教授和他的同事在UD Vlachos的研究集团,目前在专利申请中环境压力的过程。
罗也进行了生命周期评估,以了解多少温室气体(如二氧化碳)排放造成的材料生产。亚博网站下载有一个好的处理成本在每一步可以帮助研究人员探索优化过程和材料供应链基础设施。
“我们试图捕捉更大的图景,不仅流程的成本,而且对环境的影响在整个操作,“罗说。
学生合作的教师和学生之间的会议参与材料生命周期管理工作在特拉华大学,在NSF GCR程序。亚博网站下载
“它创建自然高影响力的工作,因为NSF GCR计划鼓励我们解决材料科学和环境影响方面在同一时间。亚博老虎机网登录所以,我们克服多个瓶颈和障碍同时通过跨学科合作,”Epps说。
那UD-developed方法的潜力将废物转化为有价值的产品
“这表明有很多潜在的利用可再生资源生产不同类型的塑料。你不需要使用化石燃料,塑料从可再生资源可以在经济上是可行的,”Pranda说。
除了Epps, O 'Dea Pranda罗,其他合作者在纸上包括UD校友爱丽丝Amitrano和猫王Ebikade;博士后研究员埃里克·戈特利布;Olumoye Ajao和贝纳里Marzouk来自加拿大自然资源,CanmetENERGY;和Dionisios Vlachos, Unidel丹富椅子在能源、化学和生物分子工程学教授和催化的能源创新中心主任;和Marianthi Ierapetritou,鲍伯和珍戈尔纪念化学和生物分子工程学的椅子。
来源:https://www.udel.edu/