Cílem je nahradit nerozložitelné materiály získávané z ropy. Mezi potenciální oblasti použití patří „zelená“ elektronika, akumulátory energie, ekologické obaly, „chytré“ textilie a mnoho dalšího.
- Bakterie produkují biologicky rozložitelnou celulózu .
- Nová technologie: řízená rotace pro vyrovnání vláken.
- Přidávají se nanolisty nitridu boru .
- Výsledek: pevný, pružný a průhledný materiál .
- Potenciální náhrada plastů, obalů, textilu, zelené elektroniky .
- Pevnost v tahu až 553 MPa .
- 3krát lepší rozptyl tepla .
- Škálovatelná a málo toxická technologie .
Univerzita v Houstonu vyvíjí možnou náhradu plastů
Vylepšená bakteriální celulóza pro odolné a ekologicky čisté materiály pro každodenní použití
V reakci na závažný globální problém znečištění plasty vyvinul docent Maksud Rahman z Houston University nový způsob výroby bakteriální celulózy s výrazně zlepšenými mechanickými a funkčními vlastnostmi. Tato modifikovaná celulóza má reálný potenciál nahradit plast v různých oblastech každodenního použití: od obalů a textilií až po elektronická zařízení.
Co je bakteriální celulóza?
Bakteriální celulóza je přírodní, biologicky rozložitelný a biologicky kompatibilní biopolymer produkovaný bakteriemi, jako je Komagataeibacter xylinus . Na rozdíl od plastů se nevyrábí z ropy a nezanechává trvalé odpady v životním prostředí.
Jeho mechanická slabost a omezená funkčnost však bránily jeho širokému použití… až dosud.
Technologická inovace: vyrovnání nanovláken pomocí rotačního proudu
Rachmanův tým vyvinul systém rotační kultivace , ve kterém jsou celulózu produkující bakterie pěstovány v neustále rotujícím válci nasyceném kyslíkem. Rotace vytváří směrový proud kapaliny , který nutí bakterie se pohybovat uspořádaně .
Výsledek?
Struktura celulózy s vyrovnanými nanovlákny, což výrazně zvyšuje její pevnost, pružnost a mechanickou odolnost.
Vyztužení nanomateriály: nitrid boru
Aby šli ještě dál, přidali vědci do růstového média nanolisty nitridu boru. Výsledkem je hybridní materiál s následujícími vlastnostmi:
- Pevnost v tahu až 553 MPa .
- Optická průhlednost .
- Dlouhodobá mechanická stabilita .
- Trojnásobně účinnější odvod tepla než u nemodifikované celulózy.
Tyto vlastnosti otevírají možnosti pro použití v termoregulaci , konstrukčních materiálech , zelené elektronice , technickém textilu a mnoha dalších oblastech.
Jednoduchý, škálovatelný a udržitelný proces
Jednou z hlavních výhod Rahmanova přístupu je jeho škálovatelnost . Jedná se o jednostupňový biotechnologický proces , který nevyžaduje toxické chemikálie ani extrémní podmínky.
Systém umožňuje regulovat vlastnosti materiálu změnou podmínek pěstování nebo přidáním nanomateriálů. Jinými slovy, konečný produkt lze přizpůsobit požadovanému použití.
Potenciál této technologie
Tento průlom má přímý dopad na boj proti plastům . Díky svému přírodnímu původu, biologické rozložitelnosti a vysokým provozním vlastnostem může vylepšená bakteriální celulóza nahradit syntetické polymery v klíčových odvětvích:
Biologicky rozložitelné obaly pro potraviny, nápoje a spotřební zboží.
Ekologický textil s technickými vlastnostmi.
Ekologická elektronika s vylepšenou regulací teploty.
Lékařské potřeby , jako jsou biologicky rozložitelné obvazy nebo bandáže.
- Komponenty pro akumulátory a zásobníky energie .
Navíc je tento proces energeticky účinný , nepoužívá fosilní paliva a je založen na bakteriálních kulturách , které lze škálovat bez poškození životního prostředí.
Tento vývoj představuje nejen důležitý milník v materiálovém inženýrství, ale může se také stát skutečným nástrojem pro transformaci našeho vztahu k plastům a přechod k skutečně cirkulární a udržitelné ekonomice.
