Универсальная наноцеллюлоза из водорослей открывает новые перспективы для производства изделий

Все больше полезных качеств обнаруживают ученые у водорослей. Так, их применение считают целесообразным для получения энергии, что подтверждает совместный проект нескольких компаний - BIQ house в Гамбурге. А недавно американские специалисты и вовсе были готовы объявить водоросли супер-материалом, на основе наноцеллюлозы из которых можно делать практически что угодно – от прочных бронежилетов до супергибких экранов, причем с минимальными затратами.

Для производства потребуются только солнце, вода и время, а перспективы ее использования, по мнению ученых, огромны. Наноцеллюлоза прочней кевлара, который превосходит по прочности даже сталь, и при этом она может быть намного тоньше бумаги. Наноцеллюлоза может стать универсальным сырьем для производства различных изделий.

Уникальные свойства водорослей ученые обнаружили в ходе наблюдений за семейством бактерий «чайного гриба» в естественной среде обитания. Специалисты обратили внимание, что эти бактерии производят наноцеллюлозу. Профессор биологии Малькольм Браун, под руководством которого проводились исследования, считает, что открытие его команды стало «одним из важнейших во всей истории ботаники». По сути, ученые воссоздали работу завода для производства органических соединений на генном уровне. И теперь, используя данную технологию, можно начинать производство наноцеллюлозы в промышленных масштабах.

До настоящего открытия изготовление этого вещества в обычных производственных условиях требовало огромного количества питательных веществ, сахара и бродильных чанов. Новая технология позволяет получить наноцелллюлозу небактериальным способом, используя простые зеленые водоросли, которым необходимы лишь свет и вода. Вполне возможно, что в скором времени уже появятся фермы по производству наноцеллюлозы в больших объемах при низких затратах. Генетически измененные морские водоросли при взаимодействии с солнечными лучами и водой способны вырабатывать для себя продукты питания, и плюс ко всему они поглощают углекислый газ, естественным способом уменьшая объем парникового газа, нейтрализуя его пагубное воздействие, ведущее к глобальному потеплению.

На данном этапе научная группа проводит эксперименты над синтезом более прочной формы материала, и уже наблюдается прогресс. В случае удачного завершения экспериментальных работ, полученный метод может открыть новые перспективы для нескольких секторов экономики. Стоит отметить, что в 2011 году шведская компания Innventia на своем первом в мире экспериментальном заводе по производству наноцеллюлозы на основе древесных волокон обошлась без генной модификации, занявшись снижением энергоемкости метода.

Одним из наиболее распространенных органических полимеров на Земле является целлюлоза, в состав которой входят молекулы водорода, кислорода и углерода, связанные между собой в длинные цепи. Для человеческого организма целлюлоза полезна как «клетчатка», которая необходима для очищения кишечника. В организме некоторых животных, например, коров, овец и верблюдов содержатся бактерии, позволяющие переваривать и целлюлозу.

В настоящее время в промышленных целях используются два источника целлюлозы – это древесная масса и хлопок. После химической обработки целлюлозы на ее основе изготавливают самые различные изделия – целлофан, пластические материалы, вискозные волокна для производства тканей. При изготовлении бумаги тоже применяется целлюлоза. А хлопок вообще состоит на 99,8% из целлюлозы, обработанный смесью серной и азотной кислоты он преобразуется во взрывчатое вещество пироксилин. Наноцеллюлоза имеет сходство с обычной целлюлозой, но превосходит ее по своим универсальным качествам. Она состоит из набора наноразмерных волокон целлюлозы с довольно высоким отношением длины к ширине. Ширина такого волокна составляет от 5 до 20 нм, а продольный размер – от 10 нм до нескольких микрон.

Свойства псевдопластичности позволяют материалу вести себя как жидкость при тряске и взбалтывании, а в обычных условиях он становится вязким. Данные свойства можно использовать для создания сверхлегких и сверхпрочных материалов. Вот некоторый перечень потенциальных способов использования наноцеллюлозы: для изготовления прочных и легких бронежилетов, высокоэффективных фильтров для сигарет и для воды, гибких батарей, супергибких экранов, ультраабсорбирующих аэрогелей, биотоплива, сверхлегких деталей для энергоэффективных автомобилей и т.д.