Наноцеллюлоза и технология ее получения. Утилизация отходов целлюлозно-бумажной промышленности.
Наноцеллюлоза – это древесное волокно, расщепленное до наночастиц. Наноцеллюлоза обладает такими свойствами, как сверхпрочность – по своей прочности превосходит нержавеющую сталь и псевдопластичность, т.е. является вязкой при обычных условиях и ведёт себя как жидкость при физическом взаимодействии (тряске, взбалтывании и т.п.). Ее удивительные свойства позволяют создавать на ее основе сверхлёгкие и сверхпрочные материалы.
Технология ожидает финансирования!
Наноцеллюлоза. Получение наноцеллюлозы
Наноцеллюлоза. Получение наноцеллюлозы:
Наноцеллюлоза — это материал, представляющий собой набор наноразмерных волокон целлюлозы с высоким отношением сторон (длины к ширине), типичная ширина волокна — 5-20 нм, длина — от 10 нм до нескольких мкм. Проще говоря, наноцеллюлоза – это есть древесное волокно, расщепленное до наночастиц. Наноцеллюлоза представляет собой коллоидный раствор (гелеподобная масса), который не расслаивается и не образует осадок. Структура этого материала представлена плотно упакованным массивом игловидных кристаллов.
Наноцеллюлоза обладает такими свойствами, как сверхпрочность – по своей прочности превосходит нержавеющую сталь и псевдопластичность, т.е. является вязкой при обычных условиях и ведёт себя как жидкость при физическом взаимодействии (тряске, взбалтывании и т.п.). Ее удивительные свойства позволяют создавать на ее основе сверхлёгкие и сверхпрочные материалы.
Традиционная технология получения наноцеллюлозы является достаточно дорогим технологическим процессом, который связан с разрушением лигнина, присутствующего в сырье для получения наноцеллюлозы и снижающего качество материала. Лигнин — это сложное полимерное соединение, содержащееся в клеточных стенках и межклеточном пространстве растений и скрепляющее целлюлозные волокна. Древесина лиственных пород содержит 18-24% лигнина, хвойных — 27-30%.
Новейший – биотехнологический способ получения наноцеллюлозы удешевляет ее производство в 3,5 раза. Он предполагает 6 стадий, на одной из которых происходит получение чистых целлюлозных волокон и удаление лигнина. Специальный штамм плесневых грибов Aspergillus niger позволяет эффективно и дешево разрушить лигнин.
В качестве сырья для производства используются различные целлюлозосодержащие материалы, в том числе отходы целлюлозно-бумажных комбинатов, которые образуются в больших количествах (сотни миллионов тонн) и представляют серьезную опасность для окружающей среды.
Применение наноцеллюлозы:
– на его основе создаются сверхлёгкие и сверхпрочные материалы: различные детали изделий, конструкций, машин, а также супергибкие экраны, бронежилеты и другие бронированные изделия,
– в медицине и фармакологии наноцеллюлоза применяется в качестве сорбентов и перевязочных материалов, в форме таблеток для лечения кишечных расстройств (сухая наноцеллюлоза), в качестве вспомогательного вещества в фармацевтических композициях (порошковая наноцеллюлоза), в гигиенических прокладках, тампонах, подгузниках или перевязочного материала (аэрогель наноцеллюлозы), для скрининга биологических соединений и нуклеиновых кислот, кодирующих биологическое соединение (как пленки), как фильтрующий материал на базе наноцеллюлозы для безлейкоцитного переливания крови, для биомедицинского и биотехнологического применения (как эластичный крио-структурированные гель), как матрица для 3D культуры клеток, в качестве композиционного средства для создания покрытия в косметике, например для волос, ресниц, бровей или ногтей,
– благодаря способности эффективно заполнять щели, наноцеллюлоза может использоваться в качестве клеящего материала для устранения технических дефектов,
– продукты питания. Из-за реологические свойств геля наноцеллюлоза может быть использован в качестве низко-калорийной добавки, заменяя современные углеводные добавки, используемые в качестве загустителей, носителей и стабилизаторов суспензии в самых разнообразных пищевых продуктов. Такой гель может применятся для производства начинок, чипсов, вафель, супов, подлив, и т.д.,
– нефтедобыча. Использование наноцеллюлозы в качестве жидкости для гидроразрыва нефтеносных пластов является потенциально интересным и масштабным применением. Также наноцеллюлоза может использоваться как основа для буровых растворов,
– бумага и картон. Существует потенциал применения наноцеллюлозы в производства бумаги и картона для повышения прочности связи между волокнами и, следовательно, создания сильного армирующего эффекта для бумажных материалов. Наноцелюлоза может быть полезным в качестве жиронепроницаемого барьера для упаковки и в качестве добавки для улучшения удержания и прочности во влажном и сухом состоянии в бумаге и картоне,
– другие области применения наноцеллюлозы: лёгкие и прочные бронежилеты, супергибкие экраны, уникальные фильтры, гибкие батареи.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com
наноцеллюлоза
получение наноцеллюлозы
наноцеллюлоза в россии
примеры усиления пластиковых композитов наноцеллюлозой
метод интеграции наноцеллюлозы в строительные материалы
наноцеллюлоза применение
реальный пример практического применения наноцеллюлозы в композиты