Испытывая пшеничную солому, овсяную шелуху, картофель и сахарную свеклу, ученые выявляют перспективные кандидаты для производства будущих волокон.
Одна группа исследователей нашла креативное решение проблемы сельскохозяйственных отходов: превратить их в ткань.
В новом исследовании они объясняют, что отходы сельского хозяйства могут стать источником перспективной целлюлозы, которую можно перерабатывать в одежду, одновременно снижая зависимость от водоемкого хлопка и древесного волокна, которое пользуется большим спросом для других целей.
Новое исследование проводилось в Швеции, где почти треть сельскохозяйственных площадей отведена под зерновые культуры, такие как овес и пшеница. Значительная часть оставшихся сельскохозяйственных площадей отведена под картофель и сахарную свеклу. Учитывая постоянные потоки отходов, которые производят эти четыре культуры, исследователи увидели возможность заполнить так называемый «дефицит целлюлозы», созданный растущим спросом на ограниченные мировые поставки хлопка.
Они начали свои эксперименты с образцами каждой культуры, в основном предоставленными местными предприятиями, в виде пшеничной соломы, овсяной шелухи, картофельной мякоти и прессованной сахарной свеклы. Каждый образец высушивали, а затем исследователи применяли многоступенчатый процесс, включающий этап, называемый содовой варкой. В этом процессе образцы кипятили в щелоке, критический шаг, который освобождает целлюлозные волокна внутри путем растворения лигнина, который связывает их вместе.
Преимущество натронной варки целлюлозы заключается в том, что она менее химически интенсивна, чем процессы, предназначенные для извлечения целлюлозы из древесины, которая в настоящее время все чаще используется для производства волокон для одежды, таких как вискоза и лиоцелл.
В каждом полученном образце растительной мякоти исследователи количественно определили содержание углерода и провели анализ волокон, который показал, что свекла и картофель имеют менее выраженную структуру волокон, чем пшеничная и овсяная мякоть, поэтому исследователи решили остановиться только на последних двух видах.
Дальнейшая обработка успешно превратила их в кашицеобразную субстанцию, называемую «растворимой целлюлозой», которую затем можно технически продавливать через устройство, называемое «фильерой», для получения длинных волокон, которые сплетаются вместе для изготовления ткани.
Исследователи интересовались не только тем, смогут ли они превратить отходы фермы в волокна, но и тем, каково будет влияние этого потенциально нового материала. Когда они провели полный анализ жизненного цикла мякоти пшеницы и овса, он дал неоднозначную картину, показывающую, что, хотя целлюлоза, полученная из овса и пшеницы, имела относительно низкий след, обе они внесли больший вклад в изменение климата, чем волокна, полученные из древесины.
Это объясняется тем, что выращивание сельскохозяйственных культур на сельскохозяйственных угодьях производит больше парниковых выбросов из-за удобрений и других аспектов сельского хозяйства по сравнению с плантациями деревьев, которые не требуют тех же вложений и также поглощают значительное количество углерода в процессе своего роста. Тем не менее, по многим другим показателям, которые исследователи измеряли с помощью анализа жизненного цикла, пшеничная пульпа в частности показала лучшие результаты, чем древесина.
Существуют и другие причины, связанные с устойчивостью, для увеличения доли волокон, полученных из отходов, в производстве тканей. Во-первых, древесина как материал уже ценится за множество других, возможно, более устойчивых применений в обществе, таких как строительные материалы. Использование ее для заполнения пробела в целлюлозе может отвлечь ее от этих других более важных применений, говорят исследователи. А отходы ферм могут снизить спрос на хлопок и тем самым снизить водоемкость этой культуры и нашей одежды.
Наконец, хотя сельскохозяйственные отходы часто перерабатываются обратно на поля в качестве мульчи, используются в качестве корма для животных или даже для производства строительных материалов, значительная их часть также просто сжигается. Конечно, превращение этого ценного сырья в волокно для одежды является предпочтительной альтернативой, предполагает исследование.
Многое еще должно произойти, чтобы отходы урожая стали одеждой, но исследование делает первый шаг, показывая, что более устойчивая мода находится в пределах нашей досягаемости.
«Мы действительно не должны игнорировать возможность использовать этот тип потока целлюлозы для нашей будущей одежды», — говорят исследователи.
Оригинал статьи можно прочитать здесь.
Больше информации о самых интересных научных открытиях и удивительных исторических фактах читайте на нашем сайте «Совятня».
Интересные новости, советы по здоровью, ответы на популярные вопросы и цитаты великих ученых ищите в Telegram.
