Efterfrågan på pappers- och kartongproduktion växer kontinuerligt över hela världen, särskilt inom förpackningsindustrin. På grund av papprets natur kräver det vanligtvis en ytbeläggning för att hålla ute vatten, olja och andra oönskade ämnen. Dessa beläggningar kan komma med höga ekonomiska och miljömässiga kostnader. Att använda förnybara beläggningsmaterial som också är kostnadseffektiva kan stödja hållbarhetsstrategier.
En lovande ny teknik som använder extracellulära polymera substanser (EPS) som utvinns från anaerobt granulärt slam kan erbjuda ett kostnadseffektivt, hållbart tillvägagångssätt för att omvandla avloppsvatten till industriellt värdefulla produkter och bidra till att minska koldioxidutsläppen.
I en studie publicerad i Environmental Science and Ecotechnology , belade forskare papper med hjälp av EPS extraherat från olika anaeroba granuler i avloppsvatten. Detta tillvägagångssätt förbättrade vattentätheten (65 %), liksom motståndskraften mot olja och fett, medan den flerskiktiga mikrostrukturen hos det bestrukna papperet uppvisade en jämnare och mindre porös yta totalt sett. Extracellulära proteiner, rikligt förekommande i β-ark och slumpmässiga spolar, spelar en central strukturell roll vid pappersbeläggning.
Biologisk rening baserad på aktivt slam har varit den mest använda metoden för att avlägsna stora föroreningar från avloppsvatten. Överskottsavfall av slam står dock för upp till 50 % av kostnaderna för rening av avloppsvatten och utgör en betydande utmaning vid rening av avloppsvatten.
Avloppsreningsverk går över till att återvinna råvaror och förvandla dessa till potentiella förnybara källor. Överskottsslam, rikt på EPS, blir allt mer attraktivt och bidrar till att implementera "bioraffinaderi"-paradigmet från avloppsreningsverk. EPS-baserade biomaterial är potentiella alternativ till syntetiska polymerer i olika applikationer, såsom jordbruk, medicin och byggindustri, eftersom de har polysackarider, proteiner och humussyraämnen.
I denna studie samlades anaeroba granulat från ett reningsverk för bryggeriets avloppsvatten och ett reningsverk för pappersindustrin. Oavsett de olika slamkällorna var EPS från båda typerna huvudsakligen sammansatt av proteiner. EEM-spektra bekräftade att tryptofan eller proteinliknande komponenter var de dominerande substanserna, tillsammans med humusliknande komponenter.
Tillsatsen av EPS resulterade i förbättrat vatten-/fettskyddande beteende. De bästa resultaten uppnåddes med EPS-proverna från pappersindustrislam, kännetecknade av en högre andel proteiner och hydrofobt innehåll än de andra EPS-proverna. Dessutom skulle de extracellulära proteinerna rika på β-ark och slumpmässiga spole underlätta en strukturell roll för pappersbeläggning.
Denna forskning fastställer för första gången att EPS som härrör från anaeroba granulat uppvisar intressanta vattenbarriäregenskaper när de används som pappersbeläggningstillsatser. Ännu viktigare, ur pappersindustrins perspektiv, förbättrar dessa EPS motståndet mot fettinträngning och absorbans. Dessa biomaterial som återvinns från granulärt avfallsslam utgör en hållbar resurs för industriell tillämpning och lovar att förverkliga en hållbar och cirkulär ekonomi.
Mer information: Cuijie Feng et al, Extracellulära polymera substanser som pappersbeläggningsbiomaterial härledda från anaerobt granulärt slam, Environmental Science and Ecotechnology (2024). DOI:10.1016/j.ese.2024.100397
Tillhandahålls av Eurasia Academic Publishing Group
