Аэрогель из ананаса для снижения пищевых отходов и очистки сточных вод

«Эти экологически чистые аэрогели из волокон листьев ананаса универсальны в применении. Они эффективны при использовании в качестве масляных абсорбентов, а также для создания тепло- и звукоизоляции. Было продемонстрировано, как их можно применять для консервирования пищевых продуктов и очистки сточных вод»

Ананас богат витаминами, ферментами и антиоксидантами, и считается одним из самых ценных растений в мире. Однако сбор этих вкусных и полезных плодов приводит к образованию большого количества отходов из листьев, которые люди просто оставляют гнить или сжигают. Такая утилизация сама по себе может привести к выделению вредных химикатов и выбросам излишнего количества парниковых газов, вызывающих экологические проблемы.

Чтобы решить проблему переработки отходов от выращивания и сбора ананасов, а также приобрести возможные дополнительные выгоды от этого процесса, исследователи из NUS разработали простой и недорогой метод использования волокон, из которых состоят листья, для создания сверхлегких биоразлагаемых аэрогелей.

Эти биоразлагаемые аэрогели, покрытые специальными химическими веществами, могут быть использованы для увеличения периода хранения фруктов и овощей, удаления токсичных металлов из сточных вод, а также для множества других целей. Кроме этого, эти аэрогели можно использовать повторно, и от них можно легко избавиться, просто выбросив в окружающую среду, не загрязняя ее.

Аэрогель был создан в результате поиска способов уменьшения количества отходов от переработки такого сырья, как бумага, текстиль, пластик и резина. «Эти экологически чистые аэрогели из волокон листьев ананаса универсальны в применении. Они эффективны при использовании в качестве масляных абсорбентов, а также для создания тепло- и звукоизоляции. Было продемонстрировано, как их можно применять для консервирования пищевых продуктов и очистки сточных вод».

Эко-аэрогели можно производить и из других сельскохозяйственных и пищевых отходов, таких как жмых сахарного тростника, кофейная гуща и окара (продукт, получаемый при производстве соевого молока).

Низкая стоимость производства продукта и высокая его ценность

Производство аэрогелей имеет низкую себестоимость: стоимость изготовления массы аэрогеля площадью один квадратный метр и толщиной в один сантиметр составляет менее 10 сингапурских долларов. Когда материал поступит на рынок, аэрогель в виде листа того же размера может продаваться по цене от 30 до 50 сингапурских долларов.

Процесс изготовления аэрогеля зависит от типа используемого сырья. Ключевые этапы: измельчение, смешивание с водой и небольшим количеством нетоксичных химикатов, отстаивание, замораживание и сублимационная сушка. В среднем на производство эко-аэрогелей из подготовленного сырья уходит до 12 часов - это примерно в 18 раз быстрее, чем при использовании традиционного золь-гель метода.

Снижение пищевых отходов

Для улучшения условий хранения продуктов питания в эко-аэрогель добавляется порошок из активированного угля, чтобы он мог интенсивно поглощать газообразный этилен, также известный как «гормон роста растений», который усиливает процесс созревания фруктов и овощей. Это особенно актуально для хранения таких плодов, как бананы, манго, папайя, картофель и помидоры, у которые процесс созревания продолжается и после сбора урожая.

«Огромные количества свежей сельскохозяйственной продукции выбрасываются из-за неподходящих помещений для хранения и переработки урожая, а также из-за неэффективных или неисправных транспортных средств. Снижение порчи продуктов имеет большое значение для сокращения пищевых отходов».

«В проведенных лабораторных экспериментах эко-аэрогели с добавлением активированного угля замедляли процесс гниения продуктов как минимум на 14 дней. Такой аэро-гель может абсорбировать в шесть раз больше этилена, чем применяемые сейчас для коммерческого использования абсорбенты этилена на основе перманганата калия. Предлагаемый метод более безопасен по сравнению с традиционным использованием мощных окислителей и более эффективен, чем нетоксичные химические спреи, используемые для консервирования пищевых продуктов».

Очистка сточных вод

Эко-аэрогели из волокон листьев ананаса обладают прочными механическими свойствами и подходят для использования при очистке сточных вод. Покрытые химическим веществом под названием диэтилентриамин (ДЭТА), эко-аэрогели могут удалять из промышленных сточных вод в четыре раза больше ионов никеля по сравнению с методами, где используется глина природного происхождения с включениями синтетического графена. В аэрогеле могут применяться различные химические покрытия, позволяющие им удерживать в своем составе различные типы тяжелых металлов, находящиеся в водных растворах.

«Благодаря своей высокой пористости эко-аэрогели очень эффективно удаляют ионы металлов даже из разбавленных растворов, где общее количество их ионов невелико. Технология очистки воды обходится дешевле и не приводит к образованию вторичных загрязнителей.

В дальнейшем ионы металлов из эко-аэрогеля могут быть легко извлечены для повторного его многократного использования, что еще больше снижает эксплуатационные затраты при очистке сточных вод».

Источник: National University of Singapore