Teksti Kemia-lehti
LUT-yliopiston väitöskirjatutkija Anastasiia Lopatina löysi arvokasta käyttöä puuvillaisille poistotekstiileille sekä maa- ja metsätalouden sivutuotteille: niistä voidaan valmistaa kalvosuodattimia esimerkiksi vedenpuhdistukseen.
Poistotekstiilien kierrätys on nykyään pakollista, mutta tekstiilikuiduille ei ole keksitty kovin paljon uusiokäyttöä. LUTin väitöskirjatutkija Anastasiia Lopatinan mukaan käytettyjen puuvillakankaiden kuidut sopivat hyvin kalvosuodattimien materiaaliksi.
”Vaikka selluloosa on tehokas luonnonmateriaali kalvosuodattimiin, sellupohjaisia suodattimia on heikosti saatavilla markkinoilla. Tutkimukseni osoitti, että poistotekstiileistä talteen kerätty puuvillakuitu on käyttökelpoista ja arvokasta materiaalia sellupohjaisten ultrasuodatinkalvojen valmistukseen”, Lopatina sanoo.
Edistää kuidun täyttä kiertoa
Ultrasuodatusta polymeerikalvojen avulla käytetään vedenkäsittelyssä, proteiinien erotuksessa ja monissa muissa teollisissa prosesseissa. Suodatuksessa hyödynnetään fyysistä erotustekniikkaa, jonka avulla voidaan erottaa kooltaan ja muilta ominaisuuksiltaan erilaisia molekyylejä.
Vaihtoehtoinen, kierrätyskuitupohjainen raaka-aine parantaa kalvojen saatavuutta ja valmistuksen kustannustehokkuutta sekä edistää kiertotaloutta.
”Kun suodatinkalvoja valmistetaan kierrätetystä selluloosasta, kuidun arvo kasvaa ja se voidaan käyttää kokonaan hyödyksi suljetussa kierrossa. Kierrätyskuidun käyttö sekä pienentää ympäristövaikutuksia että tuottaa lisäarvoa.”
”On erittäin mielekästä tutkia vedenpuhdistusta.”
Lopatina tutki myös kalvojen valmistusprosessia. Hän löysi menetelmiä ligniinin poistamiseksi biomassasta sekä lisäaineita, jotka vaikuttavat kalvojen läpäisevyyteen ja pintavaraukseen.
”Tutkitut kalvot olivat suorituskykyisiä verrattuna kaupalliseen selluloosakalvonäytteeseen. Jatkotutkimusta tarvitaan, mutta skaalauksen ja optimoinnin myötä tällaisilla kalvoilla on selvästi potentiaalia käyttöön esimerkiksi kunnallisissa vesilaitoksissa jäteveden loppupuhdistuksessa”, Lopatina selostaa.
Suodatinkalvot vähentävät kemikaalien tarvetta vedenpuhdistuksessa
LUT-yliopisto on Suomen laajin vedenkäsittelyn tutkimuskeskittymä ja johtava erotustekniikan koulutus- ja tutkimusyhteisö. Kierrätysselluloosasta tehtyjen suodatinkalvojen tutkimus edistää kestävän kehityksen tavoitteita
”Minusta on erittäin mielekästä tutkia vedenpuhdistusta, koska se on niin hyödyllistä yhteiskunnalle. Kalvot ovat todella monipuolinen tutkimuskohde, koska erilaisia yhdistelmiä, muunnelmia ja sovelluksia on käytännössä rajattomasti. Jopa niinkin kapea aihepiiri kuin kalvojen valmistus tietystä raaka-aineesta tietyillä liuottimilla tarjoaa mahdollisuuden hyvin erilaisiin kokeisiin, koska tutkittavaa riittää aina”, Anastasiia Lopatina kertoo.
Ultrasuodatuksen ansiosta puhdistusprosessissa ei tarvita ylimääräisiä kemikaaleja. Jätekuidun uusiokäyttö säästää luonnonvaroja, ja biopohjaiset materiaalit ovat hajotessaan vähemmän haitallisia tai jopa haitattomia ympäristölle. Ultrasuodatuskalvot pystyvät myös poistamaan vedestä taudinaiheuttajia ja lisäävät näin veden puhtautta ja turvallisuutta.
Anastasiia Lopatinan väitöskirja From alternative sources of cellulose to ultrafiltration membranes tarkastettiin 14.12. Vastaväittäjänä toimi professori Mathias Ulbricht Duisburg-Essenin yliopistosta Saksasta ja kustoksena professori Mari Kallioinen-Mänttäri.
Lähde: LUT-yliopisto
