Sinds enkele jaren wordt bierbostel, het graanresidu van brouwerijen, hergebruikt in veevoer. Dit materiaal zou ook in nanotechnologie kunnen worden gebruikt. Het team van professor Federico Rosei aan het Institut national de la recherche scientifique (INRS) heeft aangetoond dat afval van microbrouwerijen kan worden gebruikt als koolstofbron om kwantumdots te synthetiseren. Het werk, gedaan in samenwerking met Claudiane Ouellet-Plamondon van de École de technology supérieure (ÉTS), werd gepubliceerd in het tijdschrift RSC Advances van de Royal Society of Chemistry. .

Vaak beschouwd als "kunstmatige atomen", worden kwantumstippen gebruikt bij de transmissie van licht. Met een reeks interessante fysisch-chemische eigenschappen is dit type nanotechnologie met succes gebruikt als sensor in de biogeneeskunde of als LED's in displays van de volgende generatie. Maar er is een nadeel. Huidige kwantumdots worden geproduceerd met zware en giftige metalen zoals cadmium. Koolstof is een interessant alternatief, zowel vanwege de biocompatibiliteit als de toegankelijkheid.

Een milieuvriendelijke aanpak

De keuze voor brouwerijafval als bronmateriaal kwam van Daniele Benetti, een postdoctoraal onderzoeker bij INRS, en Aurel Thibaut Nkeumaleu, de masterstudent aan ÉTS die het werk uitvoerde. Eigenlijk wilden ze verschillende experimenten uitvoeren met toegankelijke materialen. Dit is hoe de wetenschappers zijn gaan samenwerken met de Brasseurs de Montréal om hun graanresten te verkrijgen.

"Het gebruik van verbruikte granen benadrukt zowel een ecologisch verantwoorde benadering van afvalbeheer als een alternatieve grondstof voor de synthese van koolstofkwantumstippen, vanuit het perspectief van de circulaire economie", zegt professor Rosei.

Het voordeel van het gebruik van brouwerijafval als bron van koolstofkwantumstippen is dat het van nature is verrijkt met stikstof en fosfor. Dit vermijdt de noodzaak van pure chemicaliën.

"Dit onderzoek was erg leuk, omdat het duidelijk maakte wat we kunnen doen met de bijproducten van bier", zegt Claudane Ouellet-Plamondon, Canada Research Chair in Sustainable Multifunctional Construction Materials bij ÉTS. "Bovendien is ÉTS gevestigd op het terrein van de voormalige Dow-brouwerij, tot de jaren zestig een van de belangrijkste brouwerijen in Quebec. Er is dus een historische en erfgoedlink naar dit werk."

Een toegankelijke methode

Naast het gebruik van biobased materiaal, wilde het onderzoeksteam aantonen dat het mogelijk is om met gewone middelen koolstofkwantumdots te maken. De wetenschappers gebruikten een huishoudelijke magnetron om de verbruikte granen te carboniseren, wat resulteerde in een zwart poeder. Het werd vervolgens gemengd met gedestilleerd water en terug in de magnetron geplaatst. Een passage in de centrifuge en geavanceerde filtratie maakten het mogelijk om de kwantumdots te verkrijgen. Hun eindproduct was in staat om zware metalen te detecteren en te kwantificeren, evenals andere verontreinigingen die de waterkwaliteit, het milieu en de gezondheid beïnvloeden.

De volgende stappen zullen zijn om deze koolstofkwantumdots uit brouwerijafval te karakteriseren, verder dan proof of concept. Het onderzoeksteam is ervan overtuigd dat deze nanotechnologie het potentieel heeft om geavanceerde detectiesensoren te worden voor verschillende waterige oplossingen, zelfs in levende cellen. + Verder verkennen

Tweelingfotonen uit verschillende kwantumstippen