Genom grön kemi och smart bearbetning kan cellulosa ges nya egenskaper som resulterar i starkare papper och förbättrade barriärmaterial. Detta visas i en ny doktorsavhandling från Karlstads universitet.
Plast används i dag i stor utsträckning i pappersbaserade förpackningar som mjölk- och livsmedelskartonger för att skydda mot luft och fukt. Plast är dock fossilbaserad och svår att återvinna tillsammans med papper. I sin doktorsavhandling visar Mozhgan Hashemzehi hur massa kan modifieras på ett mer hållbart sätt för att minska behovet av plast i förpackningar.
Avhandlingen fokuserar på hur cellulosa kan aktiveras och modifieras på ett hållbart sätt för att förbättra pappersförpackningsmaterial. Den undersöker hur miljövänliga lösningsmedel, enzymatiska förbehandlingar och kontrollerade torkmetoder kan öka cellulosans reaktivitet. Den ökade reaktiviteten gör det enklare att modifiera cellulosan och anpassa dess egenskaper för specifika tillämpningar. Den modifierade cellulosan användes som tillsatser och ytbeläggningar för att förbättra pappersstyrka och barriäregenskaper, samtidigt som den är kompatibel med industriella papperstillverkningsprocesser.
– Cellulosa är ett förnybart material som redan är väl etablerat i industrin, men dess fulla potential utnyttjas inte i dag. Vår forskning visar hur massa kan ges nya funktionaliteter genom mer miljövänliga kemiska metoder, säger Mozhgan Hashemzehi.
Avhandlingen visar också att de gröna lösningsmedel som används i processen för cellulosamodifiering, så kallade djupa eutektiska lösningsmedel (DES), kan återvinnas och återanvändas flera gånger utan effektivitetsförlust, vilket ytterligare stärker metodens hållbarhet.
En viktig del av arbetet handlar om att förstå och minska förhorning, de strukturella förändringar som uppstår när massa torkas och återväts vilket permanent förändrar dess egenskaper. Genom att kontrollera hur massan behandlas och torkas kan cellulosastrukturen bevaras bättre, vilket resulterar i förbättrad reaktivitet och prestanda.
Resultaten är särskilt relevanta för massa-, pappers- och förpackningsindustrin, där intresset för fossilfria och cirkulära material snabbt växer.
– Genom att bevara fiberstrukturen och samtidigt öka funktionaliteten kunde vi stärka papperet och förbättra barriäregenskaperna utan att störa papperstillverkningsprocessen, säger Mozhgan Hashemzehi.
Ta del av avhandlingen
