Биопаста из промышленных отходов: будущее 3D-печати
В своем естественном состоянии лигнин представляет собой плотный органический полимер, который играет важную роль в придании устойчивости растениям и деревьям. Но когда эти ресурсы превращаются в бумагу, производственный процесс превращает огромное количество лигнина в отходы. Ученые из Германии разработали технологию, которая может дать органическому полимеру новую жизнь, превратив отходы в основу биопасты, пригодной для 3D-печати.
Ряд исследовательских групп ранее уже изучали способы переработки лигнина, что позволило использовать его в углеродном волокне, более прочном бетоне и даже более дешевых батареях. Однако в нынешнем виде большая часть по-прежнему сжигается для производства биоэнергии в процессе производства бумаги, что оставляет множество возможностей для новых методов рециркуляции и повторного использования.
Команда профессора Мари-Пьер Лабори из Фрайбургского университета экспериментировала с материалом для биопасты, который другая исследовательская группа предложила еще в 1980-х годах. Этот материал был сделан из жидких кристаллов на основе целлюлозы, другого ключевого компонента биомассы, а также лигнина. В ходе работы исследователи обнаружили, что кристаллы могут обеспечить прочность пасты, в то время как лигнин действует как клей, скрепляющий все вместе.
Экспериментируя с составом этой биопасты, исследователи также обнаружили, что могут изменять ее характеристики, делая ее более жесткой или более гибкой в зависимости от ориентации лигнина и соотношения материалов. Результатом работы ученых стала вязкая биопаста, состоящая наполовину из лигнина и наполовину из целлюлозы. Она легко обрабатывается и быстро схватывается, что делает ее идеальной для легких структур, создаваемых с помощью 3D-печати.
До сих пор команда использовала для производства биопасты лигнин из бука, и отмечает, что сырье из других растений повлияет на характеристики конечного материала. Одним из следующих шагов исследования группы станет изучение того, как использовать для производства пасты лигнин, получаемый в результате производства бумаги.