De vraag naar papier- en kartonproductie groeit wereldwijd voortdurend, vooral in de verpakkingsindustrie. Vanwege de aard van het papier is er meestal een oppervlaktecoating nodig om water, olie en andere ongewenste stoffen buiten te houden. Deze coatings kunnen hoge financiële en milieukosten met zich meebrengen. Het gebruik van hernieuwbare coatingmaterialen die ook kosteneffectief zijn, kan duurzaamheidsstrategieën ondersteunen.

Een veelbelovende nieuwe techniek waarbij gebruik wordt gemaakt van extracellulaire polymere stoffen (EPS) die worden teruggewonnen uit anaëroob korrelslib kan een kosteneffectieve, duurzame aanpak bieden voor het omzetten van afvalwater in industrieel waardevolle producten en helpen de CO2-uitstoot te verminderen.

In een studie gepubliceerd in Environmental Science and Ecotechnology hebben onderzoekers papier gecoat met EPS dat is geëxtraheerd uit verschillende anaërobe korrels in afvalwater. Deze aanpak verbeterde de waterdichtheid (65%) en de olie- en vetbestendigheid, terwijl de meerlaagse microstructuur van het gecoate papier over het geheel genomen een gladder en minder poreus oppervlak vertoonde. Extracellulaire eiwitten, overvloedig aanwezig in β-vellen en willekeurige spoelen, spelen een cruciale structurele rol bij het coaten van papier.

Biologische behandeling op basis van actief slib is de meest gebruikte aanpak bij het verwijderen van belangrijke verontreinigende stoffen uit afvalwater. De overtollige slibafvoer is echter verantwoordelijk voor tot wel 50% van de kosten voor de behandeling van afvalwater en vormt een aanzienlijke uitdaging bij de behandeling van afvalwater.

Afvalwaterzuiveringsinstallaties verschuiven naar het terugwinnen van grondstoffen en zetten deze om in potentiële hernieuwbare bronnen. Overtollig slib, rijk aan EPS, wordt steeds aantrekkelijker en draagt ​​bij aan de implementatie van het ‘bioraffinaderij’-paradigma vanuit afvalwaterzuiveringsinstallaties. Op EPS gebaseerde biomaterialen zijn potentiële alternatieven voor synthetische polymeren in verschillende toepassingen, zoals de landbouw-, medische- en bouwsector, omdat ze polysachariden, eiwitten en humuszuurstoffen bevatten.

In dit onderzoek werden anaerobe korrels verzameld uit een afvalwaterzuiveringsinstallatie van een brouwerij en een afvalwaterzuiveringsinstallatie van de papierindustrie. Ongeacht de verschillende slibbronnen bestond EPS van beide typen voornamelijk uit eiwitten. EEM-spectra bevestigden dat tryptofaan of eiwitachtige componenten de dominante stoffen waren, samen met humusachtige componenten.

De toevoeging van EPS resulteerde in een verbeterd water- en vetbestendig gedrag. De beste resultaten werden behaald met de EPS-monsters uit slib uit de papierindustrie, gekenmerkt door een hoger aandeel eiwitten en hydrofobe gehalten dan de overige EPS-monsters. Bovendien zouden de extracellulaire eiwitten die rijk zijn aan β-sheets en willekeurige spoelen een structurele rol kunnen spelen voor papiercoating.

Dit onderzoek toont voor het eerst aan dat EPS, afgeleid van anaërobe korrels, interessante waterbarrière-eigenschappen vertoont bij gebruik als additieven voor papiercoating. Wat nog belangrijker is:vanuit het perspectief van de papierindustrie verbeteren deze EPS de weerstand tegen vetpenetratie en -absorptie. Deze biomaterialen die worden teruggewonnen uit afvalkorrelslib vormen een duurzame hulpbron voor industriële toepassing en beloven een duurzame en circulaire economie te realiseren.

Meer informatie: Cuijie Feng et al, Extracellulaire polymere stoffen als biomaterialen voor papiercoating afgeleid van anaëroob korrelslib, Milieuwetenschappen en ecotechnologie (2024). DOI:10.1016/j.ese.2024.100397

Aangeboden door Eurasia Academic Publishing Group