Det är förmodligen inte det första du tänker på när du ser elefantdynga, men detta material visar sig vara en utmärkt källa till cellulosa för papperstillverkning i länder där det är ont om träd, rapporterar forskare. Och i regioner med massor av husdjur som kor, att återanvända gödsel till pappersprodukter kan vara en billig och miljövänlig metod för att bli av med detta genomgripande jordbruksavfall.

Forskarna presenterar sina resultat idag vid det 255:e nationella mötet och utställningen av American Chemical Society (ACS).

Idén till projektet grodde på Kreta, där Alexander Bismarck, Ph.D., märkte getter som mumsade på sommartorrt gräs i den lilla byn där han semestrade. "Jag insåg att det som kommer ut i slutändan är delvis smält växtmaterial, så det måste finnas cellulosa där, " minns han.

"Djur äter lågvärdig biomassa som innehåller cellulosa, tugga den och utsätta den för enzymer och syra i magen, och sedan producera gödsel. Beroende på djuret, upp till 40 procent av gödseln är cellulosa, som då är lättillgänglig, " säger Bismarck. Så, mycket mindre energi och färre kemiska behandlingar borde behövas för att förvandla detta delvis rötade material till cellulosa nanofibrer, i förhållande till att börja med råvirke, gissade han.

Efter att ha arbetat med getgödsel, Bismarck, som är vid universitetet i Wien, Österrike, hans postdoc Andreas Mautner, Ph.D., och doktoranderna Nurul Ain Kamal och Kathrin Weiland gick vidare till dynga från hästar, kor och så småningom elefanter. Tillgången på råmaterial är betydande:Parker i Afrika som är hem för hundratals elefanter producerar massor av dynga varje dag, och enorma boskapsgårdar i USA och Europa ger berg av gödsel, enligt Mautner.

Forskarna behandlar gödseln med en natriumhydroxidlösning. Detta tar delvis bort lignin – som senare kan användas som gödningsmedel eller bränsle – såväl som andra föroreningar, inklusive proteiner och döda celler. För att helt ta bort lignin och för att producera vit massa för tillverkning av papper, materialet måste blekas med natriumhypoklorit. Den renade cellulosan kräver lite om någon malning för att bryta ner den till nanofibrer som förberedelse för användning i papper, i motsats till konventionella metoder.

"Du behöver mycket energi för att slipa ner trä för att göra nanocellulosa, " säger Mautner. Men med gödsel som utgångsmaterial, "du kan minska antalet steg du behöver utföra, helt enkelt för att djuret redan tuggat växten och attackerat den med syra och enzymer. Du tillverkar billigt en nanocellulosa som har samma eller till och med bättre egenskaper än nanocellulosa från trä, med lägre energi- och kemikalieförbrukning, " han säger.

Det dynga-härledda nanopapperet kan användas i många applikationer, inklusive som förstärkning för polymerkompositer eller filter som kan rena avloppsvatten innan det släpps ut i miljön, säger Bismarck. Hans team arbetar med ett industrikonsortium för att ytterligare utforska dessa möjligheter. Nanopappret kan också användas för att skriva på, han säger.

Forskarna undersöker också om processen kan göras ännu mer hållbar, genom att först framställa biogas från gödsel och sedan utvinna cellulosafibrer från återstoden. Biogas, som mestadels är metan och koldioxid, kan sedan användas som bränsle för att generera el eller värme.