Raccolta di ananas, un frutto tropicale ampiamente coltivato, lascia tonnellate di residui agricoli che di solito vengono bruciati o lasciati marcire, creando gas serra indesiderati e altri inquinanti. Ma un nuovo processo promette di convertire i rifiuti in aerogel di alto valore, economico e pulito.

Gli aerogel sono tra i materiali solidi più leggeri conosciuti e vengono creati combinando un polimero con un solvente per formare un gel, e quindi rimuovere il liquido dal gel e sostituirlo con aria. Sono estremamente porosi e hanno una bassa densità ma rimangono solidi al tatto.

Duong Hai Minh, professore presso il dipartimento di ingegneria meccanica della National University of Singapore (NUS), stima che ogni anno vengano generati 76,4 milioni di tonnellate di scarti di foglie di ananas. Lui crede, questo potrebbe rilasciare sostanze chimiche nocive e gas serra che possono causare gravi problemi ambientali.

"Per ogni chilogrammo di frutta prodotta, viene generato quasi tre volte lo spreco di foglie di ananas. Gli agricoltori gravati da questo sottoprodotto ingombrante e fibroso di solito bruciano, composta, o riutilizzarlo come mangime per animali, "dice Duong.

Lui e altri ingegneri NUS hanno pubblicato il loro studio sulla produzione di aerogel dai rifiuti di ananas nell'imminente edizione di dicembre del Journal of Environmental Chemical Engineering.

Aerogel commerciali, utilizzato principalmente per l'isolamento termico e acustico, sono costosi e il processo di produzione in genere comporta il rilascio di livelli tossici di carbonio, dice Duong. Il suo processo utilizza fibre di foglie di ananas per creare ultraleggeri, aerogel biodegradabili. Sono efficaci come assorbenti d'olio e per l'isolamento termico e acustico.

"Abbiamo anche dimostrato le loro potenziali applicazioni nella conservazione degli alimenti e nel trattamento delle acque reflue:questo è un grande passo avanti verso l'agricoltura sostenibile e la gestione dei rifiuti, " lui dice.

Duong ha lavorato al riciclaggio di diversi materiali in aerogel per più di un decennio. In precedenza ha sviluppato e brevettato tecniche per creare aerogel da vecchi pneumatici in gomma, fondi di caffè e bottiglie di plastica.

"Il nostro ultimo lavoro, realizzare eco-aerogel utilizzando scarti agricoli e alimentari, iniziato nell'agosto 2016 e ci sono voluti tre anni per ottenere risultati promettenti, " dice Duong. "Abbiamo anche prodotto con successo eco-aerogel utilizzando bagassa di canna da zucchero, fondi di caffè e gombo."

Nel nuovo processo, le fibre di ananas vengono estratte dalle foglie utilizzando una macchina per la decorticazione e quindi mescolate con alcol polivinilico reticolante (PVA) e polimerizzate a 80 gradi Celsius per promuovere la reticolazione tra le fibre e il PVA. In media, ci vogliono 10-12 ore per produrre aerogel dalle materie prime, che è molto più veloce di processi comparabili.

"Un foglio di un metro quadrato di eco-aerogel, misurando un centimetro di spessore, costa meno di $ 7 per la produzione, e può essere venduto tra US $ 22 e US $ 37. Un foglio di isolamento termico prodotto commercialmente utilizzando aerogel convenzionali di circa le stesse dimensioni può essere venduto al dettaglio per più di US $ 220."

Il team NUS sta lavorando con i partner per pilotare la produzione su larga scala di questi eco-aerogel per applicazioni di alto valore come la conservazione degli alimenti, isolamento termico, riduzione del rumore, pulizia delle fuoriuscite di petrolio e maschere riutilizzabili per il filtraggio di gas tossici, particelle di polvere e batteri.

L'ananas è uno dei frutti più amati al mondo. I tre maggiori produttori mondiali sono il Costa Rica, Brasile e Filippine.

"La tecnologia avanzata per convertire i residui di ananas di basso valore in aerogel di ingegneria di alto valore per la conservazione degli alimenti e il trattamento delle acque reflue aumenterà la consapevolezza delle persone sulla protezione ambientale trasformando i rifiuti in materiali utili con nuovi, applicazioni interessanti, "dice Phung Le, direttore della raffineria e dei prodotti petrolchimici e del Centro di ricerca tecnologica presso l'Università di tecnologia di Ho Chi Minh City, Vietnam.

"Sebbene una procedura completa di riciclaggio dei rifiuti non sia stata sviluppata a fondo, questo è un passo importante verso lo sviluppo sostenibile per costruire un pensiero creativo e innovativo della nostra giovane generazione su come aiutare l'ambiente e preservare la natura, " Aggiunge.

Stefano Steiner, presidente di Aerogel Technologies, Boston, Messa., afferma che gli eco-aerogel derivati ​​dai rifiuti di ananas descritti nello studio mostrano come "materiali con struttura a pori solidi che forniscono molti dei comportamenti funzionali a valore aggiunto degli aerogel tradizionali possono essere creati a una frazione del costo".

"Un aspetto particolarmente interessante del presente lavoro è che non solo le materie prime sono economiche, possono essere potenzialmente ottenuti a costo negativo per il produttore, " afferma Steiner. "Con vantaggi accessori come il potenziale di biocompatibilità e biodegradabilità, Gli eco-aerogel di Duong offrono un potenziale per applicazioni che vanno dall'isolamento all'imballaggio alle tecnologie mediche".