Сельскохозяйственные отходы могут заменить ископаемое сырье при производстве изделий из пластмасс.
Ключевую роль здесь мог бы сыграть промежуточный продукт наноцеллюлоза. Международная группа исследователей, в которую входит Fraunhofer WKI, обнаружила, как наноцеллюлоза может быть извлечена из сельскохозяйственных отходов и эффективно использована.

Цель проекта «ValBio-3D» состояла в том, чтобы ввести сельскохозяйственные отходы, которые в настоящее время часто сжигают, в более ценные приложения и использовать их максимально эффективно. Партнеры разработали способы производства наноцеллюлозы из багассы из сахарного тростника и сосновых опилок и использования ее для производства биопластиков и покрытий.

Исследовательская группа из Европы и Южной Америки проверила всю цепочку создания стоимости - от добычи сырья до его использования и анализа жизненного цикла.

«Instituto de Materiales de Misiones» в Аргентине в сотрудничестве с биоперерабатывающим заводом разработал процессы расщепления лигноцеллюлозы и выделения основных химических веществ. «Университет де ла Фронтера» в Чили сосредоточился на биотехнологическом производстве биопластиков и основных химических веществ. Одновременно «Центр технических исследований Финляндии VTT» перерабатывал целлюлозу с образованием наноцеллюлозы и оптимизировал ее для применения в различных биокомпозитных материалах. «Исследовательский институт бумаги и волокна AS» в Норвегии произвел нити на основе биополимеров и целлюлозы для 3D-печати и разработал процессы для печати с использованием наноцеллюлозных паст для медицинских применений.

Проект был завершен всесторонним анализом жизненного цикла и экономической оценкой, проведенной «Папским католическим университетом» в Перу.

В Fraunhofer WKI ученые провели исследование того, как наноцеллюлоза, разработанная в Финляндии, может быть использована для производства биокомпозитов и покрытий. «Наша идея заключалась в том, что наноцеллюлоза будет использоваться непосредственно в процессе синтеза полимера, в результате чего будет создана более прочная связь между полимерной матрицей и наполнителем. Это должно привести к улучшению свойств продукта », - объясняет д-р Клаудия Ширп, руководитель проекта Fraunhofer WKI. Исследователи успешно провели полимеризацию на месте полиэфира и наноцеллюлозы. Материал принципиально подходит для 3D-печати; В этом отношении необходимы дальнейшие исследования.

Исследователи также преуспели в своих усилиях по применению наноцеллюлозы в синтезе связующих для деревянных покрытий.

«В частности, в отношении покрытия из дерева появляются интересные и перспективные решения, особенно те, которые связаны с микрофибриллированной целлюлозой (МФЦ). Благодаря использованию наноцеллюлозы проницаемость водяного пара должна быть улучшена, и покрытие должно стать более воздухопроницаемым. Мы хотим реализовать полученные возможности в новом проекте ».

В последующем проекте будет разработано огнезащитное покрытие для дерева, изготовленное с использованием специально модифицированной наноцеллюлозы. Особое внимание в исследовании уделяется долговечности противопожарной защиты.

Органом финансирования проекта «ValBio-3D», который финансировался с февраля 2017 года по январь 2020 года, было Федеральное министерство образования и исследований Германии (BMBF) через агентство по управлению проектами German Aerospace Center (DLR). Сотрудничество развилось в результате финансируемого ЕС проекта ERANet-LAC, сети Европейского Союза (ЕС) и Сообщества государств Латинской Америки и Карибского бассейна (CELAC), направленной на совместную инновационную и исследовательскую деятельность.

Справка
Устойчивое развитие за счет использования возобновляемых сырьевых материалов находится в центре внимания Fraunhofer WKI уже более 70 лет. Институт, расположенный в Брауншвейге, Ганновере и Вольфсбурге, специализируется на технологическом проектировании, натуральных волокнистых композитах, защите древесины и выбросов, обеспечении качества изделий из древесины, тестировании материалов и изделий, процедурах переработки и использовании органических строительных материалов и древесины в строительство.
Практически все процедуры и материалы, полученные в результате исследовательской деятельности, применяются в промышленности.