Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phương pháp biến chất thải từ gỗ thành một màng trong suốt gốc sinh học có thể sử dụng làm lớp phủ chống mờ hoặc chống phản chiếu trên kính hoặc cửa kính xe. Ngoài việc cung cấp giải pháp thay thế cho các vật liệu tổng hợp độc hại hiện đang được sử dụng, phương pháp này còn biến chất thải thành bể chứa carbon có giá trị.

Nghiên cứu được công bố trên Chemical Engineering Journal và được thực hiện như một phần của FinnCERES - trung tâm hàng đầu của Học viện Phần Lan về nghiên cứu kinh tế sinh học vật liệu.

Lignin là phế phẩm dồi dào trong sản xuất giấy và bột giấy, rất khó xử lý nên thường được đốt để sinh nhiệt. Tạo ra các hạt nano lignin để sử dụng cho lớp phủ chống sương mù không phải là một ý tưởng mới, nhưng các nhà khoa học vẫn chưa thể biến chúng thành màng trong suốt.

"Các lớp phủ quang học cần phải trong suốt, nhưng cho đến nay, thậm chí người ta còn nhìn thấy được các màng hạt lignin khá mỏng. Chúng tôi biết rằng các hạt nhỏ trông ít đục hơn, vì vậy tôi muốn xem liệu mình có thể tạo ra các màng hạt vô hình bằng cách đẩy kích thước hạt lên một mức nhỏ nhất không”, tiến sĩ Alexander Henn, tác giả chính của nghiên cứu cho biết.

Nhóm nghiên cứu đã sử dụng lignin acetyl hóa và phát triển một phương pháp cải tiến để este hóa nó trong một phản ứng chỉ mất vài phút và xảy ra ở nhiệt độ tương đối thấp 60°C.

Henn cho biết: “Các hạt lignin mà tôi tạo ra từ lignin acetyl hóa có những đặc tính khá đáng ngạc nhiên, khiến phần còn lại của nghiên cứu này rất thú vị. Ví dụ, khả năng tạo ra các màng quang tử là một điều hoàn toàn bất ngờ”. Ngoài lớp phủ chống mờ và chống phản chiếu, phương pháp mới còn có thể tạo ra màng màu từ hạt nano lignin. Bằng cách kiểm soát độ dày của lớp phủ và sử dụng màng nhiều lớp, nhóm nghiên cứu đã tạo ra các vật liệu có màu sắc cấu trúc khác nhau. Henn cho biết: "Những nỗ lực của Sahar Babaeipour là chìa khóa để kiểm soát các đặc tính quang tử của các hạt".

Các nhà nghiên cứu Paula Nousiainen và Kristoffer Meinander đã lần lượt mang kiến thức chuyên môn về hóa học lignin và các hiện tượng quang tử, giúp nhóm nghiên cứu hiểu rõ hơn kết quả của họ và sử dụng chúng một cách hiệu quả.

Theo nghiên cứu khả thi của nhóm, phản ứng dễ dàng và hiệu suất cao có nghĩa là nó có thể được mở rộng quy mô lên cấp độ công nghiệp một cách có lợi.

Giáo sư Monika Österberg cho biết: "Các sản phẩm dựa trên lignin có thể có giá trị thương mại và đồng thời hoạt động như các bể chứa carbon, giúp giảm bớt sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch hiện nay và giảm lượng khí thải carbon dioxide. Các ứng dụng có giá trị gia tăng cao như thế này rất quan trọng để thúc đẩy quá trình bình ổn hóa lignin và giúp chúng ta tránh chỉ sử dụng lignin làm nhiên liệu".

Henn lưu ý rằng nghiên cứu được hưởng lợi từ việc có những quan điểm vượt ra ngoài khuôn khổ phòng thí nghiệm. Ông nói: "Làm việc theo nhóm là một phần quan trọng giúp nghiên cứu này có tác động mạnh mẽ. Chúng tôi có thể đưa vào phân tích kinh tế-kỹ thuật với sự giúp đỡ của Giáo sư Pekka Oinas và nhà nghiên cứu tiến sĩ Susanna Forssell".

P.T.T (NASATI), theo https://phys.org/news/2023-09-coatings-wood-by-product-glasses-windshields.html, 26/9/2023