Wetenschap
Zelfinbeddende zilveren nanodeeltjes:Onderzoekers vinden de zilveren rand in afval van katoenjenever
Katoenjeneverafval, ook wel katoenjeneverafval genoemd, is een bijproduct van het katoenegreneringsproces en ontstaat wanneer de katoenvezels worden gescheiden van de zaadbol. Voor katoenjeneerafval ligt de schat in het verborgen potentieel om zilverionen om te zetten in zilveren nanodeeltjes en een nieuw hybride materiaal te creëren dat kan worden gebruikt om antimicrobiële eigenschappen toe te voegen aan consumentenproducten, zoals aerogels, verpakkingen of composieten.
Zilveren nanodeeltjes zijn zeer gewilde producten in de nanotechnologie-industrie vanwege hun antibacteriële, schimmelwerende, antivirale, elektrische en optische eigenschappen. Deze nanodeeltjes hebben een geschatte wereldwijde productie van 500 ton per jaar en worden op grote schaal toegepast in consumptiegoederen zoals textiel, coatings, verven, pigmenten, elektronica, optica en verpakkingen.
In een onderzoek gepubliceerd in ACS Omega , onthulden onderzoekers van de Agricultural Research Service (ARS) van het Amerikaanse ministerie van Landbouw (USDA) het vermogen van katoenjeneerafval om zilveren nanodeeltjes te synthetiseren en te genereren in de aanwezigheid van zilverionen.
"Onze methode laat katoenjeneverafval niet alleen fungeren als chemische middelen voor de productie van zilveren nanodeeltjes, wat het kosteneffectief en milieuvriendelijk maakt, maar maakt het ook mogelijk om de nanodeeltjes in de katoenjeneverafvalmatrix in te bedden", zegt Sunghyun Nam, onderzoeksingenieur bij ARS's Cotton Onderzoekseenheid Chemie en Gebruik in New Orleans. "Door ze in het katoenjeneverafval in te bedden, verwerven deze materialen antimicrobiële eigenschappen."
Nam zei dat de onderzoekers een eenvoudige warmtebehandeling van afvalmaterialen van katoenjeneer gebruikten in water dat zilverionen bevatte, waardoor zilveren nanodeeltjes ontstonden zonder dat er extra chemische middelen nodig waren.
Deze bevinding is significant omdat voor het maken van zilveren nanodeeltjes doorgaans chemische middelen nodig zijn die kostbaar kunnen zijn en milieuproblemen met zich mee kunnen brengen. Het inbedden van nanodeeltjes in een materiaal kan ook een uitdaging zijn.
Het ontwikkelen van technologie voor het inbedden van nanodeeltjes is niet nieuw voor Nam en haar team. Ze ontwikkelden eerder wasbare antimicrobiële doekjes door gebruik te maken van ruwe katoenvezels die zilveren nanodeeltjes in de vezel produceerden. De ingebedde zilveren nanodeeltjes kunnen schadelijke bacteriën was na was blijven doden.
Jaarlijks worden er grote hoeveelheden katoenafval geproduceerd en de katoenegreneringsindustrie is altijd op zoek naar nieuwe duurzame processen die gewasresten upcyclen.
"Ons onderzoek maakt de weg vrij voor nieuwe materiële toepassingen van katoenjeneverafval die bescherming kunnen bieden tegen microbiële besmetting", aldus Nam.
Onlangs is een voorlopige patentaanvraag ingediend voor de zelfinbeddende biomassa-afvalsamenstellingen van zilveren nanodeeltjes.