Celiuliozės aerogelio kompozitai: gamyba, tyrimas ir taikymas

Šiuolaikinius gaminius siekiama kurti tvaresnius, lengviau pataisomus, darančius mažesnį poveikį aplinkai, ilgiau tarnaujančius. Kaip bebūtų siekiama sumažinti susidarančių atliekų kiekius, bet dėl didėjančios populiacijos poreikių tenkinimo vartojimas auga, su jo auga ir atliekų kiekiai. Todėl žvilgsnis vis labiau krypsta į susidarančių atliekų antrinį panaudojimą sukuriant naujus produktus. Nors popieriaus atliekų perdirbimo pramonė yra gerai išvystyta, bet į sąvartynus atvežamų atliekų kiekiai nemažėja. Ši sritis dar turi potencialo naujų produktų kūrimui, viena iš jų būtų aerogelių gamyba, kurie būtų naudojami kaip sorbentai išsiliejusiems produktams surinkti. Celiuliozė aerogeliams suteikia geras fizikines savybes, kurios leidžia efektyviai regeneruoti sorbuotus produktus, panaudojant juos pagal pirminę paskirtį. Poringumas, sorbcinė geba, ir mažas tankis yra pagrindinės aerogelių savybės. Įvykus naftos, jos produktų, bei kitų kuro rūšių išsiliejimams vandens paviršiuje labai svarbu kuo greičiau surinkti produktus, kad aplinkai būtų padaryta kuo mažesnė žala. Naudojant mechaninius surinkimo būdus, surinkimas nėra labai našus, bet surinktus produktus galima panaudoti. Greitesni išsiliejusių produktų neutralizavimo būda,i yra naudojant sintetinius sorbentus, bet surinkto produkto nėra galimybės regeneruoti ir panaudoti. Šiame darbe atlikta aerogelių pagamintų naudojant biuro popierių ir kartoną su biologinės kilmės priedais tyrimo rezultatų lyginamoji analizė. Nustatytas pagamintų aerogelių tankis, poringumas ir hidrofobiškumas. Maksimali sorbcija ir sorbcija vandens paviršiuje atlikta naudojant naftą, jūrinį dyzeliną ir RRME. Aerogelių regeneracija buvo atliekama naudojant bioetanolį. Atliktų tyrimų rezultatai buvo lyginami tarpusavyje ir su literatūroje aprašomais aerogelių panaudojimo išsiliejusių naftos produktų surinkimui, tyrimų rezultatais.

The technological principles for cellulose based aerogel with biological origin additives in production were investigated in this work. Wastepaper, like office paper and cardboard, which constitute large quantities in landfills can be used as cellulose material. Secondary materials using in production is becoming more popular and it does not bypass new sorbent technologies. Additives of biological origin encourages the use of renewable raw materials in aerogel production, it makes better of aerogels maximum sorption capacity properties. Aerogels were produced from office paper and cardboard with algae, straw, wool, cellulose acetate additives in this study. It was found, that the lowest density of aerogel produced from office paper without additives was 0.021 g/g and the biggest porosity – 98.55 g/g. The density is bigger and porosity is lower, when aerogels are made using cardboard or with biological origin additives, but it does not effect sorption capacity. The best result of FAME sorption capacity was 32.25 g/g. This result was obtained using from office paper with cellulose acetate produced aerogels. However, from office paper with wool aerogels showed the best sorption capacity result on marine diesel oil – 29.13 g/g and crude oil – 34.14 g/g. The best result of total five cycles sorption capacity on FAME – 124.85 g/g, it was achieved with form office paper with wool aerogels, and on marine diesel oil – 104.29 g/g by using from office paper with algae produced aerogels. It was determined, that sorbed product can be recovered up to 99% by using bioethanol extraction method. Sorption capacity efficiency after five sorption / regeneration cycles with form office paper with algae produced aerogels on diesel reach 71 %, and on marine diesel oil - 67% using from cardboard with algae aerogels. It is important to state, that aerogels regeneration method, extraction with bioethanol, is not suitable crude oil sorption. The best sorption capacity on the water surface efficiency using from office paper with wool produced aerogels result was obtained of FAME - 90.8 %, marine diesel oil – 91.4 % as well as using from cardboard with cellulose acetate produced aerogels, and on crude oil – 92.4 %, using from carboard with algae or straw produced aerogels.