Un equipo de investigación de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Singapur NUS ha alcanzado el primer lugar en el mundo al convertir con éxito los desechos de papel en aerogeles de celulosa verde que no son tóxicos, ultraligeros, flexibles, extremadamente fuertes y repelentes al agua. Este nuevo materiales ideal para aplicaciones como la limpieza de derrames de petróleo, el aislamiento térmico y el embalaje, y puede utilizarse potencialmente como materiales de recubrimiento para la entrega de medicamentos y como materiales inteligentes para diversas aplicaciones biomédicas. Este trabajo pionero fue realizado por un equipo dirigido por un profesor asistenteDuong Hai Minh del Departamento de Ingeniería Mecánica.
"Los aerogeles, que se encuentran entre los materiales sólidos más livianos conocidos por el hombre, son uno de los mejores materiales aislantes disponibles. Los aerogeles tradicionales están hechos principalmente de sílice, que no es ecológica. Por el contrario, la celulosa es de bajo costo y constituye75 a 85 por ciento de papel reciclado. Nuestro equipo desarrolló un método simple, rentable y rápido para convertir los desechos de papel en aerogeles. Además de la baja conductividad térmica, estos nuevos aerogeles tienen varias características únicas, una de las cuales es el aceite súper altocapacidad de absorción: es hasta cuatro veces mayor que los sorbentes comerciales disponibles en el mercado. Estamos muy entusiasmados con las posibles aplicaciones de este nuevo material ", dijo el profesor Asong Duong.
Reduzca los problemas ambientales al reciclar los desechos de papel
Se espera que la producción mundial de papel aumente a 500 millones de toneladas para 2020. La gran cantidad de desechos relacionados con el papel generados anualmente causa la destrucción de la forestación y la contaminación ambiental, y los enormes desechos también son difíciles de eliminar. Reciclar o convertir papellos desechos en productos útiles, por lo tanto, contribuyen a la conservación del medio ambiente.
El equipo de NUS también ha desarrollado un proceso más ecológico para convertir los desechos de papel en aerogeles.
"Nuestro proceso de fabricación utiliza un 70% menos de energía, produce menos emisiones contaminantes al aire y al agua, y utiliza menos dioxinas en el proceso de blanqueo con cloro. También es más rápido: todo el proceso solo lleva tres días"explicó el Profesor Asistente Duong.
Cuatro veces más efectivo que los sorbentes de aceite comerciales
Los nuevos aerogeles de celulosa desarrollados por el equipo de NUS cuentan con una capacidad de absorción de aceite súper alta. Recubiertos con trimetoxi-metilsilano MTMS, los aerogeles son repelentes al agua y son capaces de absorber aceite excluyendo el agua hasta 90 veces su peso en seco,haciéndolos hasta cuatro veces más efectivos que los sorbentes comerciales de petróleo. Además, se pueden exprimir para recuperar más del 99 por ciento del petróleo crudo absorbido.
Explicando sobre la posible aplicación de los aerogeles de celulosa, el profesor Asong Duong dijo: "Los derrames de petróleo son desastres graves que amenazan los ecosistemas marinos. La sorción se ha considerado una de las formas más efectivas para limpiar los derrames de petróleo. Absorbentes a base de polipropileno PPson ampliamente utilizados para la absorción de aceite, pero no son biodegradables, y sus capacidades de absorción son bajas y lentas.Nuestros aerogeles de celulosa novedosos, por lo tanto, sirven como una alternativa atractiva a los métodos actuales de limpieza de derrames de petróleo, que tiene un tamaño potencial de mercado de US $ 143.5mil millones "
Materiales de aislamiento térmico súper
Otra aplicación importante de los nuevos aerogeles de celulosa es servir como materiales aislantes para edificios.
En Singapur, el aire acondicionado de los edificios representa aproximadamente dos tercios del consumo de energía en los edificios. Alrededor del 25 al 50 por ciento de las pérdidas de calor se deben a ventanas, puertas, sótanos y techos de los edificios.alta demanda del mercado de sorbentes ecológicos que tienen mayor capacidad de absorción y repelencia al agua, así como materiales eficaces de aislamiento térmico que son menos costosos de instalar. Se estima que el aislamiento térmico de los edificios tiene un mercado potencial de US $ 3.3 mil millones a nivel mundial.
"Como material de aislamiento térmico, nuestros nuevos aerogeles de celulosa ofrecen algunas ventajas adicionales. Su propiedad repelente al agua les permite adaptarse tanto al clima seco como a la lluvia y su estructura permanece estable durante aproximadamente seis meses en clima tropical. Siendo extremadamente fuerte, aumentan la resistencia del edificio. Además, estos aerogeles son livianos y delgados, lo que da como resultado paredes más delgadas, lo que aumenta el espacio del edificio ", agregó Asst Prof Duong.
Posibles aplicaciones en abundancia
Los nuevos aerogeles de celulosa desarrollados por el equipo de NUS también podrían indicar un cambio en la industria del embalaje. Los materiales de embalaje a base de plástico, como la envoltura de burbujas, podrían reemplazarse con espuma biodegradable a base de aerogel o nanohojas de aerogel de celulosa avanzadas, que son ambientalmente-amistoso.
Con una gran área de superficie y alta porosidad, los aerogeles biodegradables también podrían usarse como materiales de recubrimiento en la administración de medicamentos o como materiales inteligentes.
El equipo de NUS también ha descubierto una forma de expandir la capacidad de peso de los aerogeles de celulosa. Esto se hace infundiendo las fibras de los aerogeles de celulosa con una solución de nanopartículas metálicas. Los aerogeles de celulosa se martillan para eliminar la mayoría de losaire, lo que resulta en una película delgada magnética que tiene una capacidad de peso de más de 28 toneladas por centímetro cuadrado.
Los aerogeles de celulosa no recubiertos con MTMS son hidrófilos, por lo que también pueden absorber y retener grandes volúmenes de fluidos polares como el agua y el alcohol. Por lo tanto, pueden usarse en productos como pañales para bebés y toallas sanitarias.
Además, los aerogeles de celulosa comprimida se pueden usar para tapar heridas potencialmente mortales como un disparo o una lesión punzante al inyectarlas en la cavidad de la herida. Las esponjas se expanden dentro de la cavidad, creando presión que puede bloquear el sangrado y la hemorragia potencialmente mortalen 20 segundos o menos. Esta increíble velocidad es una bendición notable, que podría mejorar en gran medida las tasas de supervivencia.
De la idea al mercado
El equipo ha presentado una patente para su invención en EE. UU., China, India y el sudeste asiático. La tecnología ha sido autorizada por la Oficina de Enlace de la Industria de NUS, que es parte de NUS Enterprise, a Bronxculture Pte Ltd en noviembre de 2015 para su comercialización.Bronxculture pretende fabricar los aerogeles de celulosa y ampliar aún más sus aplicaciones en tres áreas, a saber, materiales aislantes para cajas de embalaje, capas aislantes para prendas de invierno y materiales de absorción de aceite.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Nacional de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cite esta página :