Фабрики учатся превращать отходы с банановых плантаций в сырье для текстиля, бумаги и биокомпозитов, пишет Ecoticias.
Исследование цикличности в выращивании бананов, опубликованное в журнале Packaging Technology and Science, показало, что лишь небольшая часть растения становится пищей. Остальное – это биомасса, которая обычно остается на поле или удаляется как отходы. В некоторых производственных системах остатки могут достигать около 220 тонн на гектар. По оценкам исследователей, банановые пальмы ежегодно генерируют десятки миллионов тонн отходов в странах-производителях, таких как Бразилия.
Эти стебли содержат прочные целлюлозные волокна с прочностью на разрыв, которая может превосходить классические натуральные волокна, такие как джут и сизаль, что делает их привлекательными для пряжи и армирующих материалов.
На протяжении многих лет банановое волокно использовалось в небольших ремесленных проектах. Большое изменение сейчас заключается в том, что компании создают промышленную цепочку поставок со стандартами качества, отслеживанием и процедурами безопасности, аналогичными другим натуральным волокнам.
В Бразилии этот сдвиг стал заметным, когда появились проекты в Институте текстильных технологий, одежды и дизайна SENAI. Они разрабатывают ткани из волокна банановых стеблей для широкомасштабного использования.
Одна из этих инициатив, известная как Banana Têxtil, вывела ткань, изготовленную из банановых стеблей, в финал BRICS Solutions Awards. Это показало, что материал пригоден для промышленного ткачества, а не только для ремесленных рынков.
Как производят банановое волокно
Обычно процесс начинается вблизи ферм. Свежие стебли тяжелые и полны воды, поэтому их нецелесообразно перевозить на большие расстояния. Когда грузы наконец поступают на завод, их сортируют по размеру, влажности и состоянию.
Стебли сушат, а затем механически, с помощью валиков и лезвий, прессуют и отделяют волокнистую фракцию от более мягкой, влажной пульпы.
Технические исследования определяют этот механический способ как наиболее реалистичный вариант для промышленного масштаба, поскольку он позволяет избежать использования агрессивных химических веществ и обеспечивает получение волокон, которые можно выравнивать и прясть. Лабораторные исследования показывают, что механически извлеченные псевдостеблевые волокна могут достигать прочности на разрыв около 570 мегапаскалей, что выше, чем у многих других растительных волокон, используемых в текстиле и композитах.
Затем волокно проходит интенсивную промывку. Цель состоит в удалении неволокнистых остатков, уменьшении запаха и улучшении тактильных ощущений. Здесь экологические компромиссы становятся очевидными. Стирка потребляет значительное количество воды, поэтому самые современные заводы инвестируют в системы рециркуляции и очистки сточных вод, чтобы контролировать как расходы, так и воздействие на окружающую среду.
Сушка и контроль качества
После очистки волокно необходимо сушить в контролируемых условиях. Многие фабрики сушат его в печах с вентиляцией, чтобы избежать появления плесени и сохранить стабильность цвета. Недавние исследования показали, что температура сушки влияет на физические и механические свойства волокон.
Оборудование для распушивания и выравнивания, подобное тому, что используется для других растительных волокон, затем подготавливает материал для прядения, нетканых материалов или композитного армирования.
Команды по контролю качества обычно проверяют среднюю длину, влажность, примеси и, на более структурированных заводах, параметры прочности. Это важно для прядильных установок, которые должны получать банановое волокно, которое ведет себя одинаково каждый раз.
Наибольшее внимание уделяется текстилю. Проекты в Бразилии и других странах-производителях уже прядут пряжу и производят ткани, сочетающие банановое волокно с хлопком или другими волокнами для одежды и домашнего текстиля.
А испытания альтернативных бумажных и целлюлозных материалов переходят от лабораторных листов к пилотным линиям. Недавнее исследование с открытым доступом испытало термомеханически экстрагированное псевдостеблевое волокно, смешанное с гуммиарабиком, для формирования картона для упаковки фруктов, который показал такие же результаты или даже лучшие, чем лотки из переработанной бумажной массы, в нескольких механических испытаниях, хотя и поглощал больше воды.
А как насчет остальной части растения?
Волокнистая фракция – это лишь часть истории. Жом и сок, остающиеся после очистки, можно превратить в компост, твердые удобрения, биогаз или даже жидкие удобрения.
Эксперименты с использованием стеблей банана в качестве основы для органических жидких удобрений в сочетании с микробными смесями показывают, что этот остаток может поставлять питательные вещества, помогая фермерам уменьшить их зависимость от синтетических веществ.
На практике завод закрывает свои экологические и финансовые счета только тогда, когда большая часть этой биомассы находит применение. В противном случае руководителям приходится платить за утилизацию влажных отходов, а местные сообщества сталкиваются с проблемами неприятного запаха и стоков.
Еще есть над чем работать
Банановое волокно не заменит все синтетические волокна в вашем шкафу, и эксперты четко заявляют, что логистика, обучение фермеров и управление сточными водами остаются слабыми местами во многих проектах. Тем не менее, это предлагает способ перевести часть поставок текстиля, бумаги и упаковки с ископаемого топлива на сельскохозяйственные отходы, которые уже существуют в огромных объемах.
Новые материалы – больше новостей
Напомним, что исследователи из швейцарского института материаловедения разработали сверхтонкие покрытия на основе графена. Они могут использоваться в больницах, ведь в инфракрасном свете это покрытие может нейтрализовать опасные патогены.
Механизм заключается в точной цепной реакции. Под инфракрасным светом покрытие нагревается примерно до 44 градусов, и тепло ослабляет микробы. Но более значительный эффект носит химический характер: свет запускает реакцию между наноматериалом и окружающим кислородом, образуя высокореактивные молекулы, известные как кислородные радикалы, которые атакуют и повреждают бактериальные поверхности.
