Финский исследователь преодолевает трудности переработки лигнина

Александр Хенн из Финляндии разработал новые решения на основе древесины для замены токсичных химикатов, таких как синтетические вещества ПФАС / группа синтетических соединений, в молекуле которых много атомов фтора. Широко используются в разных целях М.П./

Приложения на основе древесины, разработанные Александром Хенном из Финляндии, являются более экологичной альтернативой токсичным химикатам, например, в автомобильной промышленности, утверждает Финский фонд исследования природных ресурсов.

• Александр Хенн из Финляндии разработал новые решения на основе древесины для замены токсичных химикатов, таких как синтетические вещества ПФАС.
• Хенн доказал, что лигнин, компонент древесины, можно использовать в оптических целях, в том числе в качестве противозапотевающих покрытий для очков или ветровых стекол.
• Хенн обнаружил, что лигнин можно использовать, например, для так называемой структурной окраски в автомобильной промышленности.
• Награжденный Финским фондом исследования природных ресурсов за докторские исследования, Хенн также разработал гибридные частицы, подходящие для изготовления клеев и аккумулирования тепла.

Пару лет назад Александр Хенн , тогда аспирант Университета Аалто в Финляндии, а теперь доктор технических наук, немного беспокоился по поводу своей диссертации, говорится в пресс-релизе LINKKI Финского фонда исследования природных ресурсов.

Включив последний проект в диссертацию, Хенн хотел разработать более экологичный способ изменения структуры лигнина, чтобы сделать его более водоотталкивающим.

Полимерный лигнин на основе древесины добывается как побочный продукт лесной промышленности. Его эффективное использование затруднено из-за его низкой растворимости, реакционной способности, а также его гетерогенности.

Хенн был обеспокоен неудачей некоторых лабораторных экспериментов. Вместо запланированных четырех статей диссертация Хенна, возможно, будет включать только три.

Прозрачное противозапотевающее покрытие из дерева.

Хенн упорно продолжал свои эксперименты и, наконец, нашел метод, который сработал. Результатом стал новый, быстрый и эффективный метод соединения водосвязывающих структур уксусной кислоты и лигнина друг с другом с сохранением водоотталкивающих структур. Затем он смог оптимизировать реакцию, чтобы она протекала в течение нескольких минут и при температуре всего 60 градусов по Цельсию.

Однако это был лишь первый шаг: теперь Хенну предстояло доказать, что во всем этом есть какой-то смысл. Он переработал модифицированный лигнин в частицы лигнина. Гипотеза заключалась в том, что частицы образуют водоотталкивающее покрытие. Хенн вылил раствор модифицированного лигнина в воду, как он делал это много раз раньше с растворами не модифицированного лигнина.

Лигнин, компонент древесины, может использоваться в оптических целях, в том числе в качестве противозапотевающих покрытий для очков или ветровых стекол.

Он предположил, что лигнин придаст смеси цвет кофе с молоком. Однако цвет не изменился.

«Дисперсия была совершенно прозрачной. Я не мог этого понять. Неужели этот модифицированный лигнин нельзя было переработать в частицы? Я изучил его под микроскопом и увидел, что все работает хорошо. В растворе были частицы лигнина, но настолько мелкие, что их нельзя было увидеть, поэтому они не влияли на цвет», — сообщает Хенн.

Хенн протестировал частицы в качестве покрытия, но они не отталкивали воду. Напротив, они были чрезвычайно гидрофильными или притягивались к воде. Это объяснялось их строением. Большая часть лигнина стала более водоотталкивающей, но по мере формирования частиц небольшая часть оставшихся водосвязывающих групп концентрировалась на поверхности частиц.

Ранее Хенн читал о функциональности антизапотевающих покрытий и вспомнил, что они тоже гидрофильны – вопреки тому, что можно было ожидать.

Понимание этого заставило Хенна изменить цель своего эксперимента.

«Я решил проверить эффективность защиты от запотевания», — говорит Хенн.

Эксперимент имел немедленный успех.

«Я покрыл небольшой кусок стекла, чтобы посмотреть, не запотеет ли оно. Запотевания не было. . Можно сказать, что я был доволен», — вспоминает Хенн.

Хенн понимал, что эксперимент поставил его на грань чего-то совершенно беспрецедентного. Лигнин, компонент древесины, можно использовать в оптических целях, например, в качестве противозапотевающих покрытий для очков, ветровых стекол и т.п.

Это изобретение на основе древесины, названное Университетом Аалто «революционным», может заменить некоторые чрезвычайно токсичные химикаты, такие как химикаты PFAS, которые представляют угрозу для людей, животных и природы.

За открытием Хенна о прозрачности лигнина последовал еще один сюрприз. Цвет частиц лигнина варьировался в зависимости от толщины пленки. Это называется «структурной окраской», которую японская компания Lexus использует в своих автомобилях высшего класса.

«Сначала мы получили синюю пленку, затем желтую и, наконец, лиловую», — сообщает Хенн в пресс-релизе.

Награжден Финским фондом исследования природных ресурсов.

В апреле этого года Хенн получил премию в размере 10 000 евро за докторскую диссертацию от Финского фонда исследования природных ресурсов. Открытия Хенна способствуют отказу от вредного ископаемого сырья, а также формируют долгосрочное хранилище углерода.

Согласно обоснованию премии, Хенн в своей докторской диссертации разработал технологии модификации, которые позволяют перерабатывать лигнин в наночастицы, пригодные для применения на водной основе. Среди прочего, он использовал лигнин для разработки двух типов покрытий: клея и частиц, пригодных для хранения тепла.

В 2022 году в Швеции Хенн выиграла конкурс Маркуса Валленберга для молодых исследователей.

Исследование Хенна является частью флагманской программы FinnCERES, финансируемой Исследовательским советом Финляндии.