de.wedoany.com-Bericht: Das brasilianische Nationale Zentrum für Energie- und Materialforschung (CNPEM) hat ein vereinfachtes Verfahren zur direkten Gewinnung von oxidierten Cellulose-Nanofibrillen (TOCNFs) aus Bagasse entwickelt. Dabei wurde der Maßstab vom Labormaßstab um bis zu 500-fach auf Pilotniveau vergrößert, mit einer Celluloseausbeute von etwa 91 %. Nanocellulose ist eine nanoskalige Form von Pflanzenfasern mit hoher Festigkeit, geringem Gewicht und biologischer Abbaubarkeit und bietet Anwendungsperspektiven in Bereichen wie Verpackung und Biomedizin.
Die herkömmliche Nanocellulose-Produktion erfordert mehrstufige chemische Reaktionen und einen hohen Energieverbrauch, während die neue Methode die Oxidation direkt an der Bagasse durchführt, wodurch energieintensive mechanische Behandlungsschritte reduziert und der Prozess vereinfacht wird. Die Studie wurde von Pedro Alonso, einem Stipendiaten der São Paulo Research Foundation (Fapesp) am CNPEM und Student der Chemie an der Staatlichen Universität Campinas (Unicamp), geleitet. Er betonte, dass die Übertragung innovativer Technologien vom Labor auf den industriellen Maßstab eine große Herausforderung darstellt. Das CNPEM verfügt gleichzeitig über hochmoderne Analysegeräte und eine dem industriellen Realitätsniveau nahekommende Pilotanlage, was diesen Validierungsprozess begünstigt.
Die Forschungsleiterin, CNPEM-Forscherin Juliana da Silva Bernardes, wies darauf hin, dass die Besonderheit des Verfahrens darin liegt, dass die Produktion in einem einzigen Arbeitsschritt erfolgt, ohne hohen Druck oder hohe Temperaturen, was den Energieverbrauch senkt und die Skalierung erleichtert. Carlos Filho, Leiter der CNPEM-Gruppe für Bioprozess-Skalierung, ergänzte, dass die kontinuierliche Interaktion zwischen der Pilotanlage und dem Prozessentwicklungsteam mit dem Forschungsteam es ermöglicht, das Verfahren in einer industriell relevanten Umgebung zu validieren, was eine höhere Betriebsrobustheit und Anwendungspotenziale bietet.
Die mit dieser Methode hergestellten Nanofibrillen weisen Nanogröße und hohe kolloidale Stabilität auf, deren Eigenschaften den industriellen Anforderungen entsprechen. Nanocellulose als erneuerbares und biologisch abbaubares Material kann auch in leichten Verbundwerkstoffen, elektronischen Geräten, Arzneimittelabgabesystemen und der Umweltsanierung eingesetzt werden. Bernardes erklärte, dass es in Brasilien noch regulatorische Einschränkungen gibt, das Material jedoch in anderen Ländern bereits erforscht und angewendet wird. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass landwirtschaftliche Abfälle in hochwertige Produkte umgewandelt werden können, was zur Förderung der Bioökonomie und zur Transformation hin zu nachhaltigen Materialien beiträgt.
