Наноцеллюлоза – искусственный аналог природной целлюлозы. Отличия наноцеллюлозы от обычного растительного продукта уникальны: содержание примесей в наноцеллюлозе минимально, дефекты структуры практически исключены, по сути это сверхчистый продукт с упорядоченным строением. Подобные материалы обычно требуют высоких расходов на производство, но в данном случае российские ученые предложили новые пути и представили разработки, позволяющие получать наноцеллюлозу из березовых опилок с помощью доступных и дешевых реагентов и посредством всего двух несложных химических процессов.
Инновации в производстве наноцеллюлозы
Инновации в производстве наноцеллюлозы заключаются в новой методике переработки древесины, позволяющей упростить и удешевить производство этого ценнейшего сырья, - об этом сообщила пресс-служба Красноярского научного центра СО РАН.
Производство наноцеллюлозы включает сложнейшие биохимические процессы, для «создания» молекулярных цепочек полисахаридов требуются специально выведенные культуры бактерий, а также растительное сырье глубокой очистки и переработки. Сибирскими учеными разработан экологически безопасный метод переработки березовой древесины в наноцеллюлозу, а также в ксилозу и адсорбенты с высокой поглощающей способностью. Процесс идет в едином технологическом цикле, причем соединены два безвредных способа переработки.
Новый метод производства наноцеллюлозы – это не только сокращение расходов на производство, но и экологический плюс. Ранее для делигнификации (расщепления лигнина) применяли минеральные кислоты, серо- и хлорсодержащие компоненты, токсичные и вредные для окружающей среды. Новый подход позволяет использовать такие безопасные и недорогие химические вещества, как перекись водорода, водные растворы органических кислот (в исследованиях ученые применяли муравьиную кислоту) и катализаторы на базе оксида титана. Процессов всего два – каталитический гидролиз и перекисное расщепление лигнина, предварительным нагревом древесной массы до 150˚С. Конечно, химические премудрости досконально понятны только профессионалам, но тем не менее, перспективы такого материала, как наноцеллюлоза, могут оценить и строители – достаточно обратить внимание на широчайший спектр применения данного материала.
Из березовых опилок получены три вида наноцеллюлозы: это микрокристаллическая, нанокристаллическая целлюлоза и микрофибриллированная.
Применение наноцеллюлозы
Наноматериалы на основе возобновляемого древесного сырья (целлюлозы) делятся на три класса: бактериальная целлюлоза, нанокристаллическая (считалась перспективной для производства теплоизоляторов) и нановолокна. Лишь некоторые из возможностей применения наноцеллюлозы:
- Аэрогели;
- Биокомпозиты и биополимеры, а также композиты с полимерно-структурным армированием;
- Пленки, покрытия высокой прочности;
- Лигнин, ксилоза;
- Высокоэффективные сорбенты и энтеросорбенты;
- Медицинские имплантаты, гелевые пленки и др.
- Биоразлагаемые материалы.
Наноцеллюлоза в строительстве
Наноцеллюлозу называют суперматериалом будущего. Основные свойства наноцеллюлозы, такие как сверхпрочность (превышающая прочность легированной стали), сверхлегкость и псевдопластичность, позволяют улучшать качество, упрочнять и стабилизировать различные материалы.
Наноцеллюлоза известна уже более полувека, и, хотя теоретически она может заменить целый список металлов и пластиков, на практике этому препятствует дорогостоящее производство и недостаточная изученность как самого материала, так и особенностей его синтеза. Получение дешевой наноцеллюлозы откроет перспективы сверхлегких и сверхпрочных материалов не только для биомедицины, космоса, электроники, тонких приборов и др., но и для производства строительных конструкций, теплоизоляции, инновационных лакокрасочных материалов, сверх-устойчивых к истиранию и многих других супер-материалов нового времени.
