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科技前沿

日本利用咖啡渣提取纤维素纳米纤维 可制成轻量化汽车零部件
来源:盖世汽车  2020-05-26 15:43:23
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原文:http://chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-288-9482.html       根据国际咖啡组织(International Coffee Organization)的数据,全球生产了600多万吨咖啡渣。2012年,《农业与食品化学》杂志报道表示,超过一半的废弃咖啡渣最终被填埋。另一方面,纤维素纳米纤维是塑料树脂的基本成分,而塑料树脂能够制成可生物降解的塑料制品。

(图片来源:横滨国立大学)

       据外媒报道,日本横滨国立大学工程科学研究生院副教授Izuru Kawamura领导了一个研究小组,在以前研究的基础上,从咖啡渣中提取纤维素纳米纤维。

       Kawamura教授表示:“我们的最终目标是在咖啡业中,利用我们的纤维素纳米纤维打造一个可持续回收系统。现在,越来越多的餐厅和咖啡馆会禁止使用一次性吸管,为遵循此种潮流,我们的目标是制成一种透明的一次性咖啡杯和吸管,其中添加从废弃咖啡渣中提取的纤维素纳米纤维。”
 
       目前,在全球范围内,对纤维素纳米纤维的需求正在增长,因为业内认识到此种材料是一种更环保、更可持续的塑料生产方式。

       Kawamura表示:“到目前为止,纤维素纳米纤维主要是由纸浆等木质材料制成。不过,其实所有的天然植物都有可能提供纤维素纳米纤维,而我们发现,废弃的咖啡渣就是一种很有发展前景的原材料。”

       从废弃咖啡渣中提取纤维素纳米纤维的关键在于纤维素,此种材料形成了咖啡豆的细胞壁,约占咖啡渣重量和体积的一半。

       横滨国立大学团队进行了一项实验,通过催化氧化工艺,将纤维素纳米纤维从咖啡豆细胞壁中剥离。之前东京大学的Akira Isogai曾提出催化氧化工艺,以利用催化剂让细胞壁氧化。

       该团队利用X射线衍射、电子显微镜以及热重量分析等成像技术检测了制备出来的纤维素纳米纤维。热重量分析是一种观察纤维素纳米纤维基本结构特征,并让其与从木材中提取出来的纤维进行了比较的方法。基于咖啡渣制备的纤维素纳米纤维非常均匀,能够很好地与聚乙烯醇结合,而聚乙烯醇是各种工业用品和消费品的基本成分。该团队发现,制备出来的纤维素纳米纤维的平均直径为25纳米,而人类一根头发的直径约为9万纳米。

       Kawamura表示,咖啡渣制备出来的纤维素纳米纤维既均匀,又可与聚合物树脂结合,证明咖啡渣能够替代木材制成纤维素纳米纤维,不过,还需要进一步进行研究,研发一种在商业上可行的方法。

       此外,Kawamura认为,纤维素纳米纤维不久将在汽车业中发挥重要作用,能够为汽车车身提供替代钢和塑料的轻量化部件。随着排放标准越来越严格,轻型汽车市场将会增长,让纤维素纳米纤维成为越来越有价值的商品。

       Kawamura表示:“与钢相比,由纤维素纳米纤维制成的塑料树脂的总重量非常轻,能够有效减少二氧化碳排放。此外,利用3D打印,基于纳米纤维制成的树脂的工作性能也很好,是一种环保的替代品,能够取代基于石油打造的塑料制品。”

       对于咖啡业而言,该工艺也是一个好消息,因为利用咖啡渣盈利的方法非常有限。有些城市正在实现回收计划,重新利用废弃的咖啡渣,用作温室和蘑菇农场内营养丰富的堆肥。其他计划也会将废弃的咖啡渣用于生产沼气。不过,总体而言,大多数咖啡渣最终会被扔进垃圾填埋场。 文章来源:http://chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-288-9482.html