Selluloosaa raaka-aineeksi kestäviin materiaaleihin – Aalto-yliopisto kehitti ekologisen muokkausmenetelmän

Aalto-yliopiston tutkijat ovat rakentaneet uuden selluloosan muokkausmenetelmän, jossa ei tarvita juuri lainkaan myrkyllisiä liuottimia.

Menetelmä tarjoaa tehokkaan tavan tuottaa amiini- ja esterimuokattua selluloosaa kestäviä materiaaleja varten, kertoo Kemiamedia.fi.

”Uuden mekanokemiallisen muokkausprosessin avulla voimme siirtää erilaisia primaarisia amiineja ja estereitä regioselektiivisesti natiivin selluloosan pinnalle”, kertoo tohtorikoulutettava Daniel Langerreiter.

”Mekanokemian avulla liuottimien määrää voidaan vähentää kymmenesosaan perinteiseen muokkaukseen verrattuna.”

Myös reaktioaika kutistuu selvästi.

Lähtöaineena tavallinen suodatinpaperi

Mekanokemiallisen muokkauksen lisähyöty oli Langerreiterin mukaan mahdollisuus toiminnallistaa monentyyppisiä selluloosa-nanomateriaaleja.

Lisäksi lähtöaineena voitiin käyttää yksinkertaista suodatinpaperia.

Muokattua selluloosaa voidaan hyödyntää esimerkiksi ympäristöllisesti kestävissä nanokomposiiteissa ja membraaneissa. Yksi sovellus ovat biolääketieteelliset laitteet.

Tutkimusartikkelin julkaisi Green Chemistry.

Salaisuutena kiinteän olomuodon reaktiot

Iso este selluloosan kemiallisessa muokkauksessa on vahva vetysidosten verkosto selluloosasäikeiden sisällä ja välillä.

”Se haittaa selluloosan liukenemista ja sekoittumista tavallisiin liuottimiin ja siten suurelta osin estää haluttujen kemiallisten reaktioiden käyttöönoton”, taustoittaa professori Mauri Kostiainen kemian tekniikan korkeakoulusta.

Tutkijat lähtivät ratkomaan ongelmaa käyttämällä kiinteän olomuodon reaktioita, mikä minimoi tai poistaa liuottimien käytön tarpeen.

”Erityisesti mekanokemiasta on tullut yhä tärkeämpi vihreä menetelmä paitsi orgaanisessa ja metallo-orgaanisessa synteesissä myös polymeeritieteessä ja materiaalikemiassa”, kertoo apulaisprofessori Sandra Kaabel.

Uusiutuva biopolymeeri fossiilisten tilalle

Selluloosa on uusiutuva biopolymeeri, josta toivotaan korvaajaa fossiiliperäisille polymeereille.

Etenkin selluloosapohjaisilla nanomateriaaleilla on erinomaisia ominaisuuksia, kuten pieni tiheys ja suuri mekaaninen lujuus.

Synteettisten polymeerien korvaaminen suoraan nanoselluloosalla ei kuitenkaan onnistu. Selluloosaa on muokattava kemiallisesti, jotta siitä saadaan esimerkiksi joustavaa ja läpinäkyvää.

Teksti: Päivi Ikonen/ Kemiamedia.fi

Kuva: Adobe Stock. Selluloosa on laajasti saatavilla oleva uusiutuva biopolymeeri, josta voi tulla korvaaja fossiilipohjaisille polymeereille.