Новости химической науки > Старая макулатура превратится в клей

Новый процесс, в результате которого получается склеивающий детали из алюминия адгезив, может применяться для вторичной переработки тех отходов бумаги, которые уже нельзя переработать в бумагу.

Обычно отходы бумаги можно переработать обратно в бумагу не более 3-4 раз – после определенного количества переработок волокна во вторичном сырье становятся слишком короткими для того, чтобы такой целлюлозосодержащий материал мог бы использоваться для изготовления новой бумаги и даже картона. Исходя из того, что в наше время бумажных отходов становится все больше, желательна разработка альтернативных методов переработки этого вторичного сырья.

Пиролиз, протекающий в условиях дополнительного воздействия микроволновым излучением, позволяет превратить отходы бумаги в клей. (Рисунок из Green Chem., 2014, DOI: 10.1039/c4gc00768a)

Как поясняет возглавлявший исследование Автар Матару (Avtar Matharu) из Университета Йорка, в настоящее время многие химики-технологи заняты тем, что они ищут большое количество неперерабатываемых или перерабатываемых с низкой эффективностью отходов, после чего разрабатывают новые химические технологии, позволяющие извлечь из этих отходов ценные компоненты и превратить отходы в практически полезные продукты.

Адгезивные материалы для склеивания металлических деталей в настоящее время находят широкое применение в автомобилестроении. Клеящие композиции на основе таких материалов обеспечивают соединение деталей, в котором напряжение распределяется более однородным способом, чем это возможно для других типов соединения деталей, а это обстоятельство, в свою очередь, приводит к увеличению долговечности подобных структур.

Разработанный в группе Матару процесс представляет низкотемпературный пиролиз (<200 °C), протекающий при облучении микроволновым излучением. В этих условиях биомасса разлагается в отсутствии кислорода, и мелкоизмельченные с помощью шаровых мельниц отходы бумаги превращаются в биомасло. Это биомасло было испытано на предмет использования в качестве клея, позволяющего склеить две металлические детали, и было продемонстрировано, что органическая фракция этого биомасла может склеить между собой две алюминиевые пластины, добиваясь при этом хорошей прочности склеивания.

Изучая влияние таких факторов, как время склеивания и температура склеивания, исследователи установили, что с увеличением времени склеивания деталей увеличивается предел прочности склеивания, наивысшее значение предела прочности (2300 Н) было достигнуто при склеивании деталей при 160°C в течение 8 часов. Как отмечает Матару, механизм клеящего действия пока еще не выяснен до конца, однако может быть весьма интересен, так как в склеивание деталей вовлечены тонкие взаимодействия между кислотными и альдегидными компонентами углеводов, образующихся в результате низкотемпературного микроволнового пиролиза отходов бумаги.

Алистер Кинг (Alistair King), специалист по обработке лигноцеллюлозной массы, работающий в Университета Хельсинки, отмечает, что новый процесс переработки бумажных отходов является ценным примером, который должен мотивировать работу всех, кто работает в области «зеленой химии». Он добавляет, что вторичная переработка лигноцеллюлозных материалов, включая бумагу, картонную упаковку, текстильные и конструкционные материалы, становится важным технологическим мероприятием из-за увеличения стоимости древесины и другого первичного целлюлозосодержащего сырья.

На настоящий момент клеящее металл биомасло было получено только при переработке отходов бумаги высокого качества, однако исследователи планируют адаптировать технологию для переработки всех типов бумаги и картона.

Источник: Green Chem., 2014, DOI: 10.1039/c4gc00768a

метки статьи: #вопросы экологии, #новые материалы, #химическая технология