繰り返し再利用され、その後バイオ燃料としてリサイクルされる、より強力な紙袋が未来になる可能性がある

2023 年 4 月 19 日

この記事は、Science X の編集プロセスとポリシーに従ってレビューされています。 編集者は、コンテンツの信頼性を確保しながら、次の属性を強調しました。

事実確認済み

信頼できる情報源

校正する

ジェフ・マルホレム著、ペンシルベニア州立大学

世界が使い捨てビニール袋などのプラスチックの使用を減らす方法を模索する中、ペンシルベニア州立大学の研究者らによる新しい研究は、紙袋をより実行可能な代替品にするために、特に濡れたときの強度を高めるプロセスを実証しました。

農業生物工学准研究教授のダニエル・チョルコシュ研究員によると、この研究は、何度も使用できるほど耐久性があり、その後アルカリ処理によって化学的に分解され、バイオ燃料生産源として使用される紙袋を作成するプロセスを示唆しているという。

「これらの紙製品の一次用途が終了したら、二次的な目的で使用することでより持続可能になります」と彼は言いました。 「紙廃棄物のリサイクルと削減は、埋め立て予定の固形廃棄物の総量削減にも役立ちます。これは社会が考慮すべきであると私たちが考える概念です。」

この春、生物再生可能システムの博士号を取得してペンシルベニア州立大学を卒業し、カリフォルニアの共同バイオエネルギー研究所での職を引き受けた主任研究員のジャヤ・トリパティ氏は、紙の中のセルロースを粉砕、または酸素中で焙煎する革新的なプロセスを考案した。 -恵まれた環境では、湿ったときの引張強度が大幅に増加します。

プラスチックの使用による環境への影響を軽減するために、紙袋はビニール袋の代替品として広く使われていますが、紙袋は特に濡れた場合の耐久性が低いため、寿命が短いと彼女は説明しました。 また、地球温暖化係数を従来の高密度ポリエチレン袋よりも低く抑えるには、紙袋を数回再利用する必要があるとトリパシ氏は付け加えた。

「再利用は主に袋の強度によって左右され、一般的な紙袋は水に濡れた場合の耐久性が低いため、必要な回数再利用できる可能性は低いです」と彼女は述べた。 「湿潤強度を高めるために高価な化学プロセスを使用すると、商業用途に適した紙の環境に優しいコスト効率の高い特性が損なわれるため、紙袋の湿潤強度を高める非化学的技術を探求する必要があります。トレファクションがその答えになる可能性があります。」

焙焼によって紙中のグルコース収量が減少したため、彼女は次に、灰汁または苛性ソーダとしても知られる水酸化ナトリウムの溶液で紙を処理しました。これにより、グルコース収量が増加し、バイオ燃料生産のためのより良い供給源になりました。

Resources, Conservation and Recycling 誌に最近発表された研究結果では、ろ紙を媒体として使用し、392℃で 40 分間焙焼した後、紙の湿潤引張強度が 1,533%、2,233%、1,567%、557% 増加したと研究者らは報告しています。それぞれ華氏、428°F、464°F、500°F。

グルコース収量は半炭化の重症度が増すにつれて減少したが、半炭化した紙サンプルをアルカリ性水酸化ナトリウム溶液で処理した後はグルコース収量が増加した、と研究者らは指摘した。 たとえば、生の濾紙のグルコース収量は基質 1 g あたり 955 mg でしたが、392 °F で加熱処理した同じ紙サンプルでは基質 1 g あたり 690 mg でした。グルコース収量は基質 1 g あたり 808 および 933 mg に増加しました。それぞれ1%と10%のアルカリ処理を行っています。

ビニール袋の代わりに、研究者らが実証したようなコンセプトが必要であることは明らかだとトリパシ氏は指摘した。 国連環境計画によると、世界中で年間 5 兆枚のビニール袋が生産されています。 これらの袋が完全に崩壊するまでには最大 1,000 年かかる場合があります。 アメリカ人は年間 1,000 億袋を廃棄していますが、これはほぼ 1,200 万バレルの原油を廃棄していることに相当します。

「より強力で再利用可能な紙製ショッピングバッグに切り替えることで、無駄の多くをなくすことができます」とトリパティ氏は語った。 「この研究で私たちが実証したような技術が完成できれば、使い古されたバッグをバイオ燃料生産の基材として使用するなど、その意味は非常に大きいでしょう。」

多くの科学的発見と同様に、トリパティは紙の能力を高めるための焙焼とアルカリ処理の相乗効果について偶然知りました。

「私は別のことを検討していて、バイオ燃料基質として使用するグルコース収量のセルロースに焙焼がどのような影響を与えるかを研究していました」と彼女は語った。 「しかし、セルロースを破砕するにつれて紙の強度が高まっていることに気づきました。そのため、これはまったく異なる用途である包装におそらく適しているのではないかと思いました。」

詳しくは： Jaya Tripathi 他、包装材料としての半焼紙、その後バイオエタノール基材としての使用: 実用性を高めるための半焼とアルカリ処理の相乗効果、資源、保全、リサイクル (2023)。 DOI: 10.1016/j.resconrec.2023.106882