Среда, 21 февраля, 2024
ДомойТехнологииНовая инновационная технология может увеличить производство каучука в США

Новая инновационная технология может увеличить производство каучука в США

- Advertisement -

Исследователи стремятся укрепить рынок каучука в США за счет добычи латекса на заводах Северной Америки. Это жизненно важно из-за угроз поставкам каучука в Юго-Восточную Азию. Их усилия сосредоточены на повышении эффективности экстракции и использовании уникальных свойств гваюлевого латекса. Удивительное открытие также улучшает экстракцию латекса одуванчика.

Мировые природные ресурсы находятся под угрозой, поэтому необходимы важные события.

На фоне проблем, связанных с болезнями и высоким спросом, влияющих на поставки первичного натурального каучука в Юго-Восточной Азии, ученые работают над расширением рынка каучука в США, совершенствуя методы извлечения латекса из двух устойчивых растительных источников в Северной Америке: одуванчика. разновидность и пустынный кустарник.

Исследователи сообщили о своих методах повышения эффективности и увеличения урожайности латекса в двух недавних публикациях, основанных на десятилетиях исследований под руководством Катрины Корниш, профессора садоводства и растениеводства, а также пищевой, сельскохозяйственной и биологической инженерии в Университете штата Огайо.

Корниш и его коллеги добавили специализированных агентов во время обработки Тараксакум кок-сагыз (TK) одуванчик и кустарник гваюлы позволяют получить большее количество латекса из обоих растений. Ни один из источников нельзя просто использовать – метод, используемый для выращивания тропических деревьев, которые производят единственный в мире коммерчески доступный натуральный каучук.

«Нам нужны эффективные методы добычи всех альтернативных видов натурального каучука, особенно в больших масштабах», — сказал Корниш. «И они должны быть недорогими, если вы хотите конкурировать на рынке шин в долгосрочной перспективе».

Работа ТЗ одуванчик была опубликована недавно в Технические культуры и продуктыи исследования гваюлы в Экологические технологии и инновации.

Важность отечественной резиновой промышленности

Помимо шин, каучук применяется примерно в 50 000 продуктов. Потребность в отечественной промышленности натурального каучука острая: хотя Соединенные Штаты производят синтетический каучук, они полностью зависят от импорта натурального каучука. В 2019 году 10% поставок натурального каучука было потеряно из-за болезней, а риск передачи южноамериканского фитофтороза листьев в Юго-Восточную Азию увеличился с расширением прямых авиаперевозок между Бразилией и Китаем.

По словам Корниша, не будет преувеличением предположить, что, если фитофтороз листьев распространится из Южной Америки в Азию, эта болезнь может в короткие сроки уничтожить большую часть мировых запасов натурального каучука.

«И тогда мы могли бы стать свидетелями коллапса мировых цепочек поставок и, как следствие, целых экономик», — сказала она. «Мы сконцентрировали всю мировую промышленность вокруг тропического растения. Но одуванчик и гваюла TK устойчивы и могут расти в умеренных условиях».

Уникальные свойства латекса гваюлы

Латекс гваюлы происходит из обобщенных клеток коры кустарника. Извлечение латекса включает в себя измельчение коры, чтобы раскрыть ее клетки и высвободить частицы латекса в то, что Корниш называет «молочным коктейлем». Далее следует серия циклов стирки и отжима, чтобы отделить латекс от другого твердого материала, и на каждом этапе центрифугирования часть латекса теряется.

Исследовательская группа обнаружила, что добавление в молочный коктейль химических веществ, называемых флокулянтами, помогает связывать вместе другие твердые материалы и отделять их от латекса, эффективно сокращая циклы стирки вдвое и улучшая общий выход латекса. Добавление одного вещества увеличило количество доступного латекса вдвое, а при добавлении кремообразователя для очистки этот выход увеличился в 12 раз.

«Благодаря добавлению флокулянтов экстракция латекса становится более эффективной и чистой», — сказал первый автор исследования Биниш Саба, постдокторант в области пищевой, сельскохозяйственной и биологической инженерии в штате Огайо. «Мы нашли специальные флокулянты, которые лучше всего улучшают качество экстракции латекса и сокращают время, необходимое для этого».

Исследование также показало, что подача оставшихся твердых частиц обратно через систему обработки позволяет извлечь еще больше латекса, а также снижает воздействие всего процесса на окружающую среду, сказал Саба.

По словам Корниша, гваюла содержит особенно привлекательный высокоэффективный латекс, который прочнее и мягче, чем любой другой известный полимер, а это означает, что в процессе производства можно добавлять больше наполнителя без какой-либо потери его ценных свойств. Она использовала гваюлевый латекс для разработки первого гипоаллергенная медицинская перчатка блокировать как радиацию, так и патогены.

Инновационная экстракция из ТК Одуванчик

Хотя латекс одуванчика TK производится из корней растения, процесс экстракции аналогичен: корни обрезаются, смешиваются с жидким раствором и фильтруются для удаления твердых кусков растительного материала и грязи. Латекс, плавающий поверх оставшейся жидкости, собирают пипеткой и промывают до трех раз для очистки, а затем сушат.

По счастливой случайности этот метод извлечения был усовершенствован. Первый автор Натаниэль Кинг-Смит, аспирант лаборатории Корниша, обнаружил, что обработанные образцы, находившиеся в лаборатории в течение трех месяцев, содержали значительно больше латекса, плавающего на поверхности. Анализ показал, что тяжелые двухвалентные катионы, такие как магний, связанные с мембранами латексных частиц, утяжеляют частицы – пока соединение в конечном итоге не разрушается.

Команда обнаружила, что добавление ЭДТА, хелатора, который связывается с двухвалентными катионами, при обработке корней одуванчика позволяет извлечь более чем в два раза больше латекса, чем было экстрагировано без добавления ЭДТА.

«Наш вопрос заключался в том, как мы можем высвободить тяжелую фракцию, не дожидаясь трех месяцев, пока частицы каучука внезапно станут легче и всплывут?» — сказал Кинг-Смит. «Мы обнаружили, что дополнительный выход латекса после нескольких месяцев хранения может быть достигнут немедленно при стандартной экстракции, просто добавив ЭДТА перед прядением».

Будущие перспективы и сотрудничество

Использование ЭДТА также увеличило содержание геля в экстрагированном латексе после его высыхания – полезная информация для потенциального производства в отраслях, которым нужен каучук с более высоким содержанием геля, сказал он.

ЭДТА может оказаться применимой для экстракции латекса из гваюлы, хотя Корниш сказала, что ее лаборатория надеется на сотрудничество с химиками-флокулянтами, которые могли бы помочь в дальнейшем усовершенствовании этого процесса. Она сажает, собирает и извлекает латекс из одуванчика ТК более десяти лет в Огайо, а также имеет теплицу, полную гваюлы, в кампусе штата Огайо в Вустере, где она надеется однажды построить полномасштабный завод по переработке латекса.

«Мы работаем в небольших масштабах и концентрируемся на рынках латекса премиум-класса, где можно сделать что-то ценное с минимальными затратами материалов, чтобы мы могли финансировать расширение», — сказала она. «А тем временем мы повышаем эффективность добычи, чтобы сделать материал чистым и чистым».

Ссылка: «Выход экстрагируемого латекса из корней Taraxacum kok-saghyz увеличивается за счет увеличения плавучести резиновых частиц» Натаниэль Кинг-Смит, Кристоф Молнар, Джошуа Дж. Блейксли, Коллин М. МакМахан, Асвати С. Пиллаи, Мейрамбек Муталханов, Юдит Э. Пушкаш и Катрина Корниш, 28 октября 2023 г., Технические культуры и продукты.
DOI: 10.1016/j.indcrop.2023.117698

«Обработка флокулянтом, зависящим от основания, улучшает извлечение латекса из гваюлы», Биниш Саба, Синди С. Баррера, Дэвид Дж. Баркер и Катрина Корниш, 4 октября 2023 г., Экологические технологии и инновации.
DOI: 10.1016/j.eti.2023.103388

Эта работа была поддержана Национальным институтом продовольствия и сельского хозяйства.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме