La ricerca e l'utilizzo di particelle di lignina a forma di palla è ancora nuova, ma la produzione è già possibile in lotti di diversi chilogrammi. Ciò consente di testarli in diverse applicazioni, dice la professoressa Monika Österberg. Credito:Glen Forde/Materials Platform
Le particelle di lignina a forma di palla sviluppate dai ricercatori aprono possibilità completamente nuove per l'utilizzo della lignina.
La plastica è ovunque. Enormi chiatte di rifiuti di plastica galleggiano nei nostri mari. Un sacchetto di plastica e altri rifiuti di plastica sono stati trovati persino nella Fossa delle Marianne, profonda quasi 11 chilometri, il punto più profondo conosciuto negli oceani del mondo.
I rifiuti di plastica sono uno dei maggiori inquinanti che minacciano i nostri oceani, laghi e catena alimentare. Oltre un terzo dei rifiuti è costituito da microplastiche, particelle di dimensioni inferiori a cinque millimetri. Secondo numerose stime, nel 2050 nei mari ci sarà più plastica che pesce. Possiamo influenzare in qualche modo questa tendenza:i materiali fossili utilizzati come materie prime per la plastica possono essere sostituiti con opzioni biodegradabili?
"La lignina è un'ottima alternativa in sostituzione dei materiali fossili. Viene creata come sottoprodotto della spappolamento. La cellulosa è un materiale comune che viene spesso discusso e ricercato, ma alla lignina non è stata prestata così tanta attenzione", risponde la professoressa Monika Österberg.
L'ulteriore elaborazione vede un aumento di dieci volte del valore
Österberg, un professore di Chimica dei bioprodotti vuole cambiare il mondo. riscaldamento climatico, l'esaurimento delle materie prime fossili, la crescita della popolazione e l'aumento dei problemi dei rifiuti hanno aumentato la necessità di materiali e prodotti rinnovabili che si decompongono biologicamente.
La promozione dell'economia circolare è molto importante per garantire risorse sufficienti e un loro uso più efficace. lignina, che è un adesivo per fibre di legno, è stato principalmente bruciato come energia a causa del suo alto potere calorifico. Però, il suo potenziale sul mercato è molto più versatile. L'interesse per ulteriori prodotti lavorati è cresciuto rapidamente. Il valore della lignina raffinata può essere dieci volte superiore a quello della lignina bruciata.
A cosa serve allora la lignina? La lignina può
Si ritiene che le modalità di utilizzo della lignina siano pressoché illimitate. Perché allora sul mercato ci sono ancora così pochi prodotti a base di lignina?
Un materiale impegnativo per la ricerca
"Il potenziale della lignina è stato studiato per anni. La lignina è un polimero naturale complesso, e la sua struttura è impegnativa. Per questa ragione, il suo utilizzo e trasformazione in prodotti è difficile", afferma Österberg.
A maggio 2018, il progetto COLIAD della durata di due anni (COLIAD, adesivi e rivestimenti lignina colloidale) finanziato da Business Finland si è conclusa. Durante il progetto, i ricercatori dell'Università di Aalto e del Centro di ricerca tecnica finlandese VTT con il supporto di aziende hanno esaminato il potenziale della lignina come bioprodotto altamente raffinato che potrebbe essere prodotto in grandi volumi.
I ricercatori sono stati in grado di utilizzare con successo un metodo semplice per sviluppare particelle di lignina colloidale (CLP) a forma di palla dalla lignina. Le particelle sono uniformi nelle loro caratteristiche superficiali e dimensioni, mentre la lignina è complessa nella struttura e nella composizione. Queste particelle, che misurano circa duecento nanometri, può essere facilmente miscelato con acqua o altri mezzi, e la loro chimica superficiale è facile da modellare, quindi è adatta a varie applicazioni. Poiché la loro produzione è così semplice, le particelle di lignina sono adatte per la produzione di massa.
Un secondo obiettivo del progetto era quello di modellare le particelle di lignina, in modo che siano adatti per l'uso in alta qualità, applicazioni di rivestimento e adesivo per legno durevoli ed economiche. I risultati sono stati promettenti. È stato scoperto che il fenolo nelle colle potrebbe in parte essere sostituito con particelle di lignina, e hanno dimostrato di avere un grande potenziale nei rivestimenti come forma di protezione dai raggi UV.
Però, sono necessarie ulteriori ricerche e piani di commercializzazione su misura per il prodotto prima che i prodotti competitivi possano essere immessi sul mercato.
Maggiori opportunità di utilizzo con le particelle di lignina
Durante il progetto COLIAD si è appreso molto sulla produzione e lo stampaggio delle particelle di lignina. L'utilizzo della lignina nella sua forma colloidale, significato in piccole particelle di dimensioni inferiori al micrometro, è ancora nuovo, e le migliori applicazioni sono senza dubbio ancora da trovare.
"Le nuove aree di applicazione facilitate da queste particelle a forma di palla includono i vettori nel trasporto di prodotti farmaceutici, trattamento delle acque e biocatalizzatori. Qualche tempo fa abbiamo pubblicato un articolo sullo studio di questi in Comunicazioni sulla natura . Il lavoro ora avviato promuoverà la futura ricerca sulle particelle di lignina e la commercializzazione dei prodotti. La produzione di queste particelle è già possibile in lotti di diversi chilogrammi, che consente di testarli in diverse applicazioni. Questo potrebbe rivelarsi un vantaggio competitivo nel mercato globale per le aziende finlandesi e un'opportunità per creare nuove imprese e posti di lavoro".
L'inquinamento dell'acqua da rifiuti di plastica ha sollevato molte preoccupazioni. Il problema può essere limitato aumentando l'uso di materie prime rinnovabili, come la lignina, negli imballaggi e nei tessili, nonché migliorando l'effettivo riciclaggio di questi materiali. Le particelle di lignina offrono ancora più opzioni per l'utilizzo della lignina. Ecco perché un professore, che sogna di cambiare il mondo, li ha selezionati come sua area di ricerca.
