Empa的研究人员从啤酒酿造的废料中提取了纳米纤维素，并将其加工成气凝胶，这种高质量的可生物降解材料可用于食品包装。
麦芽和水的混合物经过搅拌并加热几个小时后，产生麦芽汁，经过几个加工步骤后可酿造出啤酒，而剩下的废谷物通常会变成动物饲料或堆肥堆。由Gustav Nyström领导的Empa纤维素和木材材料实验室的研究人员正在寻找提升这种残留物利用价值的方法。他们开发了一种从啤酒厂废料中生产高质量纳米纤维素的工艺，这是一种多用途的可生物降解原材料，可以加工成包装材料或纤维增强聚合物。研究人员在《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》杂志上发表了他们的发现。-谷物替代木材-
该论文的第一作者Nadia Ahmadi Heidari是伊斯法罕技术大学的博士生，通过瑞士政府卓越奖学金来到Empa一年。她特别感兴趣的是用废弃产品制造可生物降解的包装材料——这是Empa纤维素和木材材料实验室的重点之一。Gustav Nyström表示：“我们对探索纤维素纤维和木质素等有价值原材料的新来源非常感兴趣。目前，微纤维和纳米纤维纤维素产品通常是从木浆中提取的，然而木材在其他地方得到了更好的利用。Nyström解释道：“木材非常善于吸收大气中的二氧化碳，但生长缓慢。因此，它更适合于建筑或家具等长期应用。”一年生植物生长速度更快，是一种极好的原材料来源，但迄今为止，它们几乎没有被用于此目的。该论文的合著者、Empa研究人员Gilberto Siqueira补充道：“通过我们的工艺，我们可以从一种非常便宜、可大量使用的废物中获得高质量的材料，而这些废物如今大多被丢弃。这也有利于小公司，它们可以从已经使用的资源中获得更多。”研究人员用于实验的废谷物来自这样一家小公司，位于杜本多夫的Pentabier啤酒厂。他们从谷物中提取纳米纤维素纤维，并通过冷冻干燥将其加工成气凝胶。这种“透气”的材料含有大量的孔隙，这使其具有优异的隔热性能。气凝胶可以由多种物质制成——一个特别著名的例子是用于建筑的二氧化硅气凝胶。基于纳米纤维素的气凝胶具有从可再生资源中提取和可生物降解的额外优势。最终目标是将其用于包装，尤其是用于肉类等对温度敏感的食品。为了更详细地探索啤酒糟中纳米纤维素的潜力，研究人员改变了各个预处理和加工步骤，以测试它们对最终产品的影响。例如，通过对起始材料进行漂白和氧化来提高纳米纤维素纤维的质量。不同的冷冻过程可以用来控制气凝胶中孔隙的大小和方向，这反过来又会影响其绝热和机械性能。
Siqueira说：“我们的目标是让整个过程尽可能简单。”毕竟，拥有一个令人信服的产品不足以在现实世界中获得吸引力——它还应该尽可能简单和便宜地制造。这也是研究人员对从废物中提取原材料感兴趣的另一个原因。Siqueira解释道：“与农业残留物相比，木材是一种更昂贵的纤维素来源，而且它已经有了很多应用。”因此，在进一步的研究项目中，科学家们正在调查更多来自食品工业和林业的残留物。尽管Nadia Ahmadi Heidari已经返回伊斯法罕，但Empa团队正计划与这位年轻的研究人员一起出版另一本出版物，他们将在书中更详细地描述用啤酒厂废谷物制备气凝胶。
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