Grön materialteknologi för hållbara förpackningar

Det nya nanomaterialet av cellulosa har tagits fram genom en speciell process som kallas Fenton-oxidation. Den bygger på att väteperoxid och järnjoner får reagera tillsammans, vilket bryter ner cellulosafibrerna på ett kontrollerat sätt. När detta kombineras med mekanisk behandling blir fibrerna mycket finfördelade – nästan som att man ”fransar upp” dem på mikronivå.

– I mitt doktorandprojekt fokuserar jag på nya processer och nya tillämpningar av olika typer av nanocellulosa, säger Morassa Raouf, doktorand i kemiteknik. Ett uppenbart område är barriärbeläggningar och filmer för papper och förpackningar. En annan kan vara applikationer i beläggningar på separatormembran i batterier.

Med hjälp av mikroskopbilder kunde man i studien tydligt se skillnaden mellan obehandlad träfiber och de som genomgått Fenton-processen. De behandlade fibrerna hade fått en mer upplöst struktur, vilket gör dem lättare att använda i nya material.

Man undersökte också hur fibrerna beter sig när vatten ska rinna igenom dem, och mätningar visade att de fått fler negativa laddningar tack vare nya karboxylgrupper. Dessa laddningar är viktiga eftersom de gör att nanofibrerna kan spridas jämnt och hålla sig stabila. Tester med infraröd spektroskopi bekräftade att karboxylgrupperna verkligen hade bildats.

Förbättringar i materialets täthet  

Det nya materialet användes som beläggning på papper – helt utan tillsatser. När man analyserade de belagda ytorna såg man förbättringar i materialets täthet. Det betyder att materialet kan ge papper bättre barriärfunktioner, till exempel mot fukt.

– Sammanfattningsvis visar resultaten att Fenton-oxidation är en effektiv metod för att skapa småskaliga, högkvalitativa cellulosamaterial med skräddarsydda egenskaper, säger Morassa Rauf. Det öppnar dörren för nya användningsområden inom hållbara beläggningar och grön materialteknologi.

Fenton‑oxidation är en kemisk process där väteperoxid reagerar med järnjoner för att bilda mycket reaktiva hydroxylradikaler. Dessa radikaler kan bryta ner organiska ämnen och används därför till exempel för att rena vatten från föroreningar.

Läs mer här: Hardwood-derived Cellulose Nanofibrils and Micro-Fibrillated Cellulose via Fenton Pretreatment: Issues of Fiber Fragmentation and Coating Performance

För mer information kontakta Morassa Rauf på 0700 833 851eller morassa.raouf@kau.se