Исследователи из Калифорнийского университета и Эдинбургского университета Напье разработали новую технологию извлечения крошечных целлюлозных нитей из коровьего навоза и превращения их в целлюлозу производственного качества.

В исследовании, опубликованном в журнале «Journal of Cleaner Production», описывается новая технология «прядения под давлением» и ее потенциал для создания целлюлозных материалов более дешевым и чистым способом, чем некоторые существующие методы производства, используя в качестве сырья отходы молочного животноводства — коровий навоз.

Впервые целлюлоза производственного качества была получена из отходов животноводства и является примером экономики замкнутого цикла, направленной на минимизацию отходов и загрязнения окружающей среды путем повторного использования и переработки ресурсов, где это возможно.

По словам исследователей, внедрение этой технологии станет беспроигрышным вариантом для производителей, молочных фермеров и окружающей среды.

Прядение под давлением (или гирация под давлением) — это технология производства, которая использует силы давления и вращения одновременно для прядения волокон, бусин, лент, сеток и пленок из жидкой струи мягкой материи. Эта технология, удостоенная множества наград, была изобретена в 2013 году группой специалистов машиностроительного факультета Калифорнийского университета под руководством профессора Мохана Эдирисинге.

Профессор Эдирисинге, старший автор исследования, сказал: «Наш первоначальный вопрос заключался в том, можно ли извлечь крошечные фрагменты целлюлозы, содержащиеся в коровьем навозе, который остается после поедания животными растений, и превратить их в целлюлозные материалы производственного качества. Извлечение фрагментов из навоза было относительно простым, с использованием мягких химических реакций и гомогенизации, которые мы затем превратили в жидкий раствор. Но когда мы попытались превратить фрагменты в волокна с помощью технологии прядения под давлением, ничего не вышло. Методом проб и ошибок мы выяснили, что использование горизонтального, а не вертикального сосуда с поверхностными форсунками и впрыскивание струи жидкости в неподвижную или текущую воду приводит к образованию целлюлозных волокон. Затем мы смогли изменить консистенцию жидкости, чтобы создать другие формы, такие как сетки, пленки и ленты, каждая из которых имеет различные производственные применения. Мы до сих пор не совсем понимаем, почему этот процесс работает, но главное, что он работает. Его также будет довольно легко масштабировать, используя существующую технологию прядения под давлением, сосуды для которой были спроектированы и построены в мастерской машиностроения UCL».

Новая технология, названная горизонтальным прядением под давлением, является энергоэффективным процессом, который не требует высокого напряжения, характерного для других технологий производства волокон, таких как электроспиннинг.

Команда ученых заявляет, что адаптация существующих прядильных машин под давлением к новому процессу будет относительно простой. Более сложной задачей, вероятно, будет логистика поиска и транспортировки сырья — коровьего навоза, но экологические и коммерческие выгоды от этого будут значительными.