日本利用咖啡渣提取纖維素納米纖維可制成輕量化汽車零部件

來(lái)源：蓋世汽車網(wǎng) 2020-05-19 瀏覽：3142

【緊固件工業(yè)網(wǎng)】根據(jù)國(guó)際咖啡組織(International Coffee Organization)的數(shù)據(jù)，全球生產(chǎn)了600多萬(wàn)噸咖啡渣。2012年，《農(nóng)業(yè)與食品化學(xué)》雜志報(bào)道表示，超過(guò)一半的廢棄咖啡渣最終被填埋。另一方面，纖維素納米纖維是塑料樹(shù)脂的基本成分，而塑料樹(shù)脂能夠制成可生物降解的塑料制品。

(圖片來(lái)源：橫濱國(guó)立大學(xué))

據(jù)外媒報(bào)道，日本橫濱國(guó)立大學(xué)工程科學(xué)研究生院副教授Izuru Kawamura領(lǐng)導(dǎo)了一個(gè)研究小組，在以前研究的基礎(chǔ)上，從咖啡渣中提取纖維素納米纖維。

Kawamura教授表示：“我們的最終目標(biāo)是在咖啡業(yè)中，利用我們的纖維素納米纖維打造一個(gè)可持續(xù)回收系統(tǒng)?，F(xiàn)在，越來(lái)越多的餐廳和咖啡館會(huì)禁止使用一次性吸管，為遵循此種潮流，我們的目標(biāo)是制成一種透明的一次性咖啡杯和吸管，其中添加從廢棄咖啡渣中提取的纖維素納米纖維。”

目前，在全球范圍內(nèi)，對(duì)纖維素納米纖維的需求正在增長(zhǎng)，因?yàn)闃I(yè)內(nèi)認(rèn)識(shí)到此種材料是一種更環(huán)保、更可持續(xù)的塑料生產(chǎn)方式。

Kawamura表示：“到目前為止，纖維素納米纖維主要是由紙漿等木質(zhì)材料制成。不過(guò)，其實(shí)所有的天然植物都有可能提供纖維素納米纖維，而我們發(fā)現(xiàn)，廢棄的咖啡渣就是一種很有發(fā)展前景的原材料?！?/span>

從廢棄咖啡渣中提取纖維素納米纖維的關(guān)鍵在于纖維素，此種材料形成了咖啡豆的細(xì)胞壁，約占咖啡渣重量和體積的一半。

橫濱國(guó)立大學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，通過(guò)催化氧化工藝，將纖維素納米纖維從咖啡豆細(xì)胞壁中剝離。之前東京大學(xué)的Akira Isogai曾提出催化氧化工藝，以利用催化劑讓細(xì)胞壁氧化。

該團(tuán)隊(duì)利用X射線衍射、電子顯微鏡以及熱重量分析等成像技術(shù)檢測(cè)了制備出來(lái)的纖維素納米纖維。熱重量分析是一種觀察纖維素納米纖維基本結(jié)構(gòu)特征，并讓其與從木材中提取出來(lái)的纖維進(jìn)行了比較的方法?；诳Х仍苽涞睦w維素納米纖維非常均勻，能夠很好地與聚乙烯醇結(jié)合，而聚乙烯醇是各種工業(yè)用品和消費(fèi)品的基本成分。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，制備出來(lái)的纖維素納米纖維的平均直徑為25納米，而人類一根頭發(fā)的直徑約為9萬(wàn)納米。

Kawamura表示，咖啡渣制備出來(lái)的纖維素納米纖維既均勻，又可與聚合物樹(shù)脂結(jié)合，證明咖啡渣能夠替代木材制成纖維素納米纖維，不過(guò)，還需要進(jìn)一步進(jìn)行研究，研發(fā)一種在商業(yè)上可行的方法。

此外，Kawamura認(rèn)為，纖維素納米纖維不久將在汽車業(yè)中發(fā)揮重要作用，能夠?yàn)槠囓嚿硖峁┨娲摵退芰系妮p量化部件。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格，輕型汽車市場(chǎng)將會(huì)增長(zhǎng)，讓纖維素納米纖維成為越來(lái)越有價(jià)值的商品。

Kawamura表示：“與鋼相比，由纖維素納米纖維制成的塑料樹(shù)脂的總重量非常輕，能夠有效減少二氧化碳排放。此外，利用3D打印，基于納米纖維制成的樹(shù)脂的工作性能也很好，是一種環(huán)保的替代品，能夠取代基于石油打造的塑料制品?！?/span>

對(duì)于咖啡業(yè)而言，該工藝也是一個(gè)好消息，因?yàn)槔每Х仍姆椒ǚ浅Ｓ邢?。有些城市正在?shí)現(xiàn)回收計(jì)劃，重新利用廢棄的咖啡渣，用作溫室和蘑菇農(nóng)場(chǎng)內(nèi)營(yíng)養(yǎng)豐富的堆肥。其他計(jì)劃也會(huì)將廢棄的咖啡渣用于生產(chǎn)沼氣。不過(guò)，總體而言，大多數(shù)咖啡渣最終會(huì)被扔進(jìn)垃圾填埋場(chǎng)。

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