Sposób wytwarzania nanocelulozy o kształcie prostokątnym z odpadów z papieru gazetowego
ZESPÓŁ AUTORSKI
Politechnika Lubelska
- mgr inż. Małgorzata Szafraniec - kierownik zespołu
- dr Ewelina Grabias-Blicharz,
- dr hab. inż. Danuta Barnat-Hunek
CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania cząstek nanocelulozy o kształcie prostokątnym z odpadów z papieru gazetowego - innowacyjny proces, który pozwala na przekształcenie zużytych gazet w funkcjonalny materiał. Korzystnym skutkiem zastosowania wynalazku jest otrzymanie cząstek nanocelulozy o kształcie prostokątnym z odpadów z papieru gazetowego. Zagospodarowanie materiału odpadowego w postaci niepotrzebnych lub zniszczonych wyrobów papierniczych zawierających w swoim składzie celulozę, eliminuje konieczność ich składowania i zanieczyszczania środowiska. Kolejną zaletą stosowania wynalazku jest możliwość wykorzystania otrzymanej nanocelulozy o kształcie prostokątnym z odpadów z papieru gazetowego jako dodatku do produkcji m.in. materiałów budowlanych. Dzięki temu wynalazkowi można osiągnąć znaczące korzyści w różnych sektorach przemysłu. Wykorzystanie nanocelulozy o kształcie prostokątnym w produkcji materiałów budowlanych może znacząco poprawić ich właściwości, takie jak wytrzymałość i trwałość. Proces umożliwia tworzenie lekkich, ale wytrzymałych kompozytów, które znajdują zastosowanie w branży motoryzacyjnej, lotniczej, czy opakowaniowej. Ponadto, innowacyjne wykorzystanie odpadów papierowych przyczynia się do redukcji śladu węglowego i promuje koncepcję gospodarki obiegu zamkniętego, co jest kluczowe w kontekście zrównoważonego rozwoju.
ISTOTA WYNALAZKU
Celem prezentowanego wynalazku jest wytwarzanie cząstek nanocelulozy o kształcie prostokątnym z odpadów z papieru gazetowego. Choć celulozę najczęściej pozyskuje się z pulpy drzewnej, w naszym projekcie nanocelulozę otrzymaliśmy z odpadowego kolorowego papieru gazetowego, o średniej zawartości celulozy, 45-55%. Papier, jako produkt wytwarzany bezpośrednio z pulpy drzewnej jest bogatym źródłem celulozy. Znanych i dobrze opracowanych metod otrzymywania celulozy jest wiele, w tym m.in. metody mechaniczne, fizyczne, chemiczne, działanie ultradźwiękami, a nawet wytwarzanie nanocelulozy przez mikroorganizmy. Ponadto, co roku m.in. gospodarstwa domowe produkują ogromne ilości odpadów papierowych, w tym kolorowy papier gazetowy. W naszym projekcie, w celu pozyskania celulozy, a następnie nanocelulozy, kolorowy papier gazetowy poddano rozdrobnieniu, po czym finalnie otrzymano pulpę. Następnie, rozdrobniony papier gazetowy (pulpę) poddano działaniu szeregu czynników chemicznych, w tym kwasów i zasad, aby włókna celulozy uległy oczyszczeniu i fragmentacji do poziomu nanocząstek tzn. do poziomu 10^(-9) m. Proces otrzymywania cząstek nanocelulozy o kształcie prostokątnym jest zatem innowacyjnym przykładem procesu recyklingu, w którym odpady papierowe są transformowane w zaawansowany nanomateriał. Co więcej, otrzymane nanocząstki celulozy z odpadów z papieru gazetowego, zostały przetestowane jako dodatek betonu, poprawiając wytrzymałość mechaniczną. Nanoceluloza jako polimer naturalny, charakteryzuje się odnawialnością, niskim kosztem uzyskania, biokompatybilnością, niską masą oraz doskonałą wytrzymałością. Nanoceluloza, poza możliwością zastępowania surowców naturalnych np. w kompozytach cementowych, z powodzeniem może konkurować z materiałami takimi jak włókno węglowe i stal nierdzewna, a nawet przewyższa je pod względem elastyczności i wytrzymałości na rozciąganie.
POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU
Wynalazek znajduje się na 4 poziomie gotowości technologicznej - weryfikacja laboratoryjna technologii. Przed wdrożeniem należy przejść do 9 poziomu (technologia gotowa do wdrożenia), który zakłada już możliwość wdrożenia technologii. Perspektywy wdrożenia są obiecujące, biorąc pod uwagę zrównoważony rozwój i potrzebę ponownego wykorzystania materiałów. Jednakże przed wdrożeniem na rynek czy uruchomieniem produkcji wynalazek musi być przetestowany w warunkach rzeczywistych i dokładnie przeprowadzone badanie rynku, opracowanie strategii, ustalenie kosztów, zgromadzenie zasobów, wybór lokalizacji oraz uzyskanie niezbędnych zezwoleń i certyfikatów.
Wynalazek zastosowano jako domieszkę do betonu oraz przeprowadzono badania laboratoryjne wykonanego betonu. Domieszka przyczyniła się m.in. do wzrostu wytrzymałości na ściskanie betonu o 9% w porównaniu z betonem wzorcowym. Wynalazek i pomysł produkcji powstał w ramach doktoratu Małgorzaty Szafraniec.