使用木质素作为生物基粘合剂的可持续替代品

密歇根州立大学林业系助理教授Mojgan Nejad多年来一直与木板生产商和粘合剂制造商合作,寻求石油化工产品的替代品。BOB体育

萨耶达·摩根·内贾德
Mojgan Nejad,密歇根州立大学森林系助理教授

悲观的气候变化预测——以及随之而来的公众压力——促使世界各地的行业寻找更可持续的经营方式。但对环境友好做法的采用一直很缓慢。

在许多情况下,成本是一个令人望而却步的因素,尤其是对依赖石化产品(从石油中提炼的化学品)的公司而言。

密歇根州立大学林业系助理教授Mojgan Nejad多年来一直与木板生产商和粘合剂制造商合作,寻求石油化工产品的替代品。BOB体育

她对寻找酚醛树脂的替代品特别感兴趣,这种树脂用于胶合板、定向刨花板(通常称为OSB)和层压单板木材的粘合剂中。从地板、屋顶到橱柜和家具,许多材料都含有苯酚。这些粘合剂特别有效,因为它们防水。

内贾德成功地用木质素取代了苯酚,木质素是造纸和生物燃料生产的副产品。

“在自然界中,木质素是植物中的天然粘合剂,有助于将植物纤维素纤维粘合在一起,”内贾德说。“由于许多原因,木质素是酚醛基胶水中取代苯酚的绝佳候选者。木质素是一种多酚化合物,几乎占每棵树干质量的四分之一,所以木质素含量丰富。

“作为一种未充分利用的生物质产品,它的成本非常低。它也不像石化产品那样容易受到石油价格波动的影响,因此它可以帮助稳定住房建筑行业的成本。

Nejad和她的团队在与酚醛胶粘剂相同的温度、压力和时间条件下测试了用木质素胶粘剂制成的胶合板样品。结果表明,木质素基胶粘剂在干湿两种条件下的性能均优于酚醛基胶粘剂。

以前的研究人员只能bob体育登录用木质素代替胶粘剂中一半的苯酚,内贾德说,部分原因是他们所使用的木质素的类型。她的团队使用了从玉米秸秆中提取的木质素——收获后剩下的秸秆、叶子和穗轴。玉米秸秆在乙醇生产中很受欢迎,它会留下木质素作为副产品。

木质素有很大的潜力,这种东西曾经被认为没有什么价值。如此多的好处可以实现,特别是对建筑业。我们的工作是确保我们以可持续的方式在所有行业开展工作。Mojgan Nejad,密歇根州立大学森林系助理教授

除了可持续性和低成本外,木质素基粘合剂与酚醛基粘合剂相比还有其他优势。如前所述,木质素基粘合剂的成本不会像酚醛基粘合剂的成本那样随着石油市场的波动而波动。它们也不会像酚醛粘合剂那样对制造工厂的工人构成同样的健康风险。

“我们正在开发一组新的生物基粘合剂,可以为造纸和生物乙醇行业提供就业机会,因为我们正在为它们的副产品找到新的增值机会,”内贾德说。“希望这意味着在纸浆和生物燃料行业创造新的就业机会,同时为使用可再生天然原材料的粘合剂行业的员工创造一个更安全的工作场所。”

2017年初,内贾德的团队发表了一篇论文,介绍了他们的初步发现。2018年,促进职业教育和行业合作的国家组织粘合剂和密封剂委员会颁发了创新奖,表彰了内贾德的工作。

内贾德说:“这一概念的证明吸引了各行各业的许多人伸出援手。”“他们想知道如何将更可持续、可再生的材料融入到他们的产品中。”

内贾德获得了美国农业部国家粮食与农业研究所和美国能源部的资助。bob体育合法吗她还从多个行业获得了开发生物基树脂的资金。公司有兴趣在环氧树脂中用木质素取代双酚A(通常称为BPA),将木质素加入聚氨酯,并创造生物基泡沫和涂料。

有了额外的资金,该团队正在努力比较来自各种来源的木质素,包括硬木、软木和一年生作物,同时探索新的木质素提取工艺。

“曾经被认为价值不大的木质素潜力巨大,”内贾德说。“可以实现这么多好处,特别是对建筑业。我们的工作是确保我们以可持续的方式在所有行业开展工作。这对未来所有人都有好处。”

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