Oogsten van ananas, een wijdverbreid tropisch fruit, tonnen landbouwresten achterlaat die meestal worden verbrand of laten rotten, ongewenste broeikasgassen en andere verontreinigende stoffen veroorzaken. Maar een nieuw proces belooft het afval om te zetten in hoogwaardige aerogels, goedkoop en schoon.

Aerogels behoren tot de lichtste vaste materialen die bekend zijn en worden gemaakt door een polymeer te combineren met een oplosmiddel om een ​​gel te vormen, en verwijder vervolgens de vloeistof uit de gel en vervang deze door lucht. Ze zijn extreem poreus en hebben een lage dichtheid, maar blijven stevig aanvoelen.

Duong Hai Minh, een professor aan de afdeling werktuigbouwkunde van de National University of Singapore (NUS), schat dat er jaarlijks 76,4 miljoen ton afval van ananasbladeren wordt gegenereerd. Hij gelooft, hierdoor kunnen schadelijke chemicaliën en broeikasgassen vrijkomen die ernstige milieuproblemen kunnen veroorzaken.

"Voor elke kilogram geproduceerd fruit, er wordt bijna drie keer zoveel ananasbladafval gegenereerd. Boeren die met dit omvangrijke en vezelige bijproduct worden opgezadeld, verbranden gewoonlijk, compost, of hergebruiken als diervoeder, ' zegt Duong.

Hij en andere NUS-ingenieurs hebben hun studie over het maken van aerogels van ananasafval gepubliceerd in de komende decembereditie van het Journal of Environmental Chemical Engineering.

commerciële aerogels, voornamelijk gebruikt voor warmte- en geluidsisolatie, zijn kostbaar en het productieproces omvat doorgaans het vrijkomen van giftige koolstofgehalten, zegt Duong. Zijn proces maakt gebruik van ananasbladvezels om ultralichte, biologisch afbreekbare aerogels. Ze zijn effectief als olie-absorberende middelen en voor warmte- en geluidsisolatie.

"We hebben ook hun potentiële toepassingen in voedselconservering en afvalwaterzuivering gedemonstreerd - dit is een grote stap in de richting van duurzame landbouw en afvalbeheer, " hij zegt.

Duong werkt al meer dan tien jaar aan het recyclen van verschillende materialen tot aerogels. Hij heeft eerder technieken ontwikkeld en gepatenteerd om aerogels te maken van oude rubberen banden, koffiedik en plastic flessen.

"Ons laatste werk, eco-aerogels maken van landbouw- en voedselafval, begon in augustus 2016 en duurde drie jaar om veelbelovende resultaten te bereiken, ", zegt Duong. "We hebben ook met succes eco-aerogels geproduceerd met behulp van suikerrietbagasse, koffiedik en okra."

In het nieuwe proces is ananasvezels worden uit de bladeren geëxtraheerd met behulp van een ontkersmachine en vervolgens gemengd met crosslinker polyvinylalcohol (PVA) en uitgehard bij 80 graden Celsius om crosslinking tussen de vezels en PVA te bevorderen. Gemiddeld, het duurt 10-12 uur om aerogels te produceren uit de grondstoffen, wat veel sneller is dan vergelijkbare processen.

"Een vel eco-aerogel van een vierkante meter, met een dikte van één centimeter, kost minder dan US $ 7 om te produceren, en kan worden verkocht voor tussen US $ 22 en US $ 37. Een commercieel vervaardigde thermische isolatieplaat die is gemaakt met conventionele aerogels van ongeveer dezelfde grootte, kan voor meer dan US $ 220 worden verkocht."

Het NUS-team werkt samen met partners om de grootschalige productie van deze eco-aerogels te testen voor hoogwaardige toepassingen zoals voedselconservering, warmte-isolatie, ruisonderdrukking, olievlekreiniging en herbruikbare maskers voor het filteren van giftige gassen, stofdeeltjes en bacteriën.

Ananas is een van de meest favoriete fruitsoorten ter wereld. De drie grootste producenten wereldwijd zijn Costa Rica, Brazilië en de Filippijnen.

"De geavanceerde technologie om laagwaardige ananasresten om te zetten in hoogwaardige technische aerogels voor voedselconservering en afvalwaterzuivering zal het bewustzijn van mensen over milieubescherming vergroten door afval om te zetten in bruikbare materialen met nieuwe, interessante toepassingen, " zegt Phung Le, directeur van Refinery and Petrochemicals en het Technology Research Center van de Ho Chi Minh City University of Technology, Vietnam.

"Hoewel een volledige procedure voor afvalrecycling niet grondig is ontwikkeld, dit is een belangrijke stap in de richting van duurzame ontwikkeling om creatief en innovatief denken van onze jonge generatie op te bouwen over het helpen van het milieu en het behoud van de natuur, " hij voegt toe.

Stefan Steiner, voorzitter van Aerogel Technologies, Boston, Massa., zegt dat de eco-aerogels van ananasafval die in het onderzoek worden beschreven, laten zien hoe "poriënvaste, architectonisch gevormde materialen die veel van het functionele gedrag met toegevoegde waarde van traditionele aerogels bieden, kunnen worden gemaakt tegen een fractie van de kosten."

"Een bijzonder boeiend aspect van het huidige werk is dat niet alleen de grondstoffen goedkoop zijn, ze kunnen mogelijk worden verkregen tegen negatieve kosten voor de fabrikant, ", zegt Steiner. "Met bijkomende voordelen zoals potentieel voor biocompatibiliteit en biologische afbreekbaarheid, De eco-aerogels van Duong bieden potentieel voor toepassingen variërend van isolatie tot verpakking tot medische technologieën."