利用啤酒厂废料制成的微珠有助于实现无塑料的未来

Josiah02 · 发表于 2024-7-17 07:40:22

　　塑料微珠是 20 世纪 90 年代初到 2010 年代末在个人护理产品中发现的微小麻烦制造者，它们对环境造成了严重破坏。这些比芝麻还小的微小颗粒逃脱了污水处理厂的魔爪，在海洋和河流中堆积，对海洋生物构成威胁。
　　值得庆幸的是，如今在商店货架上找不到含有塑料微珠的肥皂和磨砂膏。近年来，许多国家已将这些微珠视为海洋塑料污染的来源，并禁止在个人卫生产品中使用它们。微珠禁令为更环保的替代品腾出了空间，让消费者能够继续体验令人满意的深度清洁感觉，而不会损害环境。
　　研究表明，生物垃圾中隐藏着大量的可能性，而不是依赖合成塑料。啤酒糟 (BSG) 就是其中的珍宝，即酿造啤酒的剩余物。BSG 价格低廉且储量丰富，可用于动物饲料、沼气生产、堆肥和肥料。
　　最近，BSG 被用作饼干、面包和曲奇中富含蛋白质和纤维的成分。
　　我们的研究发现，BSG 非常适合以可持续去角质微珠的形式用于个人卫生产品中。
　　《物质的故事》主要讲述塑料微珠。
　　纤维素的化学性质
　　纤维素是植物细胞壁的主要分子成分，也是啤酒糟的主要成分。一个多世纪以来，科学家们通过相对简单的化学过程转化树木，制备了大量以纤维素为基础的材料。树木被砍伐、去皮、切碎、制浆和漂白，然后将剩下的纤维素塑造成所需的最终形状。
　　纤维素纤维不溶解于大多数溶剂中，这是值得庆幸的，否则棉质 T 恤就会被雨水冲走，浸泡在丙酮中的纸巾也会融化，而不是去除指甲油。
　　在纤维素加工行业，很少有化学品可以克服纤维素的抗性。大多数化学品因其不稳定性、高毒性、高成本或可回收性差而声名狼藉。
　　然而，将氢氧化钠以不同浓度溶解在水中是一种更可持续的选择。此外，使用氢氧化钠，纤维素可以通过简单的中和反应转化回固体。
　　这种基于碱的工艺可以生产纯纤维素微珠，这种微珠最早是在大约十年前制备出来的。将纤维素纸浆溶解在氢氧化钠水溶液中，然后在酸浴中一滴一滴地中和。当酸浴排空后，剩下的就是球形的纤维素微珠。
　　微调流程
　　我们的研究考虑了农业食品工业产生的大量纤维素基生物废弃物是否可以生成微珠。以 BSG 作为富含纤维素的起始材料，以剥离微珠为目标，我们开始在实验室进行实验。
　　由于 BSG 成分复杂，因此制造纯纤维素微珠面临挑战。BSG 除纤维素外，还含有半纤维素、木质素、蛋白质、脂质和少量灰分，所有这些物质都精心交织在一起，形成不同的植物细胞结构。
　　为了克服这一障碍，稀酸水解使 BSG 的纤维素和其他纤维（半纤维素和木质素）松散。粗过滤将简单的糖和蛋白质洗掉，留下富含纤维素和木质素的浆料。
　　接下来的步骤涉及对氢氧化钠溶液进行微调。只有在特定温度和浓度下，氢氧化钠溶液的强度才高于将纤维素纤维结合在一起的键；对于更复杂的 BSG 纸浆也是如此。
　　我们的实验揭示了一个狭窄的加工窗口，其中 BSG 浆料在少量氧化锌的帮助下完全溶解。然后，将这些 BSG 溶液一滴一滴地引入酸浴中，同时实现了我们的成型和固化目标。
　　几个小时后，酸浴排空，剩下光滑、球形的 BSG 基微珠。
　　最后，强度和稳定性测试证明，BSG 微珠具有与传统塑料微珠相媲美的强度。当加入肥皂中时，BSG 微珠的性能优于目前可用的其他塑料微珠替代品，例如磨碎的椰子壳和杏核。
　　创造性的解决方案
　　将啤酒厂废料转化为剥离性微珠代表着我们向更加可持续的未来又迈进了一步。通过利用啤酒渣中纤维素和木质素的特性，这项创新展示了废料为可持续解决方案做出贡献的潜力。
　　这次成功最终凸显了研究和创新在向更环保的做法转变过程中的重要性。最后，它鼓励我们探索其他类似的机会来减少我们的生态足迹。
　　如果可以将酿酒厂废料转化为个人卫生产品的有价值成分，想象一下在垃圾中还能发现哪些其他机会。

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