Исследователи представляют свои результаты сегодня на 255-м Национальном собрании. Экспозиция Американского химического общества (ACS).Идея проекта зародилась на Крите, где Александр Бисмарк, доктор философии, заметил коз, жующих летнюю сухую траву в небольшой деревне, где он отдыхал. «Я понял, что в итоге получается частично переваренная растительная масса, поэтому там должна быть целлюлоза», — вспоминает он.«Животные едят низкосортную биомассу, содержащую целлюлозу, пережевывают ее и подвергают действию ферментов и кислоты в желудке, а затем производят навоз.
В зависимости от животного до 40 процентов этого навоза составляет целлюлоза, которая становится легко доступной», Бисмарк говорит. Таким образом, чтобы превратить этот частично переваренный материал в нановолокна целлюлозы, потребуется гораздо меньше энергии и меньше химической обработки, по сравнению с тем, что нужно начинать с необработанной древесины, — предположил он.После работы с козьим навозом Бисмарк, который работает в Венском университете, Австрия, его постдок, доктор философии Андреас Маутнер и аспиранты Нурул Айн Камаль и Катрин Вейланд перешли к навозу лошадей, коров и, в конечном итоге, слонов.
По словам Маутнера, запасы сырья значительны: парки в Африке, где обитают сотни слонов, производят тонны навоза каждый день, а огромные животноводческие фермы в США и Европе дают горы навоза.Исследователи обрабатывают навоз раствором гидроксида натрия. Это частично удаляет лигнин, который позже может быть использован в качестве удобрения или топлива, а также другие примеси, включая белки и мертвые клетки.
Чтобы полностью удалить лигнин и получить белую массу для изготовления бумаги, материал необходимо отбелить гипохлоритом натрия. Очищенная целлюлоза практически не требует измельчения, чтобы разбить ее на нановолокна при подготовке к использованию в бумаге, в отличие от традиционных методов.
«Для измельчения древесины и получения наноцеллюлозы требуется много энергии», — говорит Маутнер. Но используя навоз в качестве исходного материала, «вы можете сократить количество шагов, которые вам необходимо выполнить, просто потому, что животное уже прогрызло растение и атаковало его кислотой и ферментами. Вы недорого производите наноцеллюлозу с такими же или даже лучшими свойствами. чем наноцеллюлоза из дерева, с меньшим потреблением энергии и химикатов », — говорит он.
По словам Бисмарка, нанобумага, полученная на основе навоза, может использоваться во многих сферах, в том числе в качестве усиления для полимерных композитов или фильтров, которые могут очищать сточные воды до того, как они попадут в окружающую среду. Его команда работает с промышленным консорциумом над дальнейшим изучением этих возможностей.
По его словам, нанобумагу также можно использовать для письма.Исследователи также изучают, можно ли сделать этот процесс еще более устойчивым, сначала производя биогаз из навоза, а затем извлекая целлюлозные волокна из остатков.
Биогаз, который в основном состоит из метана и углекислого газа, может затем использоваться в качестве топлива для выработки электроэнергии или тепла.