A McMaster's kutatásának köszönhetően egy biológiailag lebomló maszk, amely kényelmesen védi viselőjét anélkül, hogy károsítaná a környezetet, egy lépéssel közelebb került a valósághoz. A védőfelszerelések és -anyagok kiválósági központja (CEPEM).
Kép jóváírása: Pixabay (ingyenes Pixabay licenc)
Sneha Shanbhag posztdoktori kutató és Rong Wu doktorjelölt hatékony komposztálható és lélegző levegőszűrőt fejlesztett ki kukorica alapú fehérjéből.
Ez egy olyan áttörés, amely az egyéni védőfelszerelések fenntartható sorozatát ígéri, mondja Ravi Selvaganapathy, a központ igazgatója, a McMaster gépészmérnöki és orvosbiológiai mérnöke professzora.
A CEPEM mindig is az volt a célja, hogy megtalálja az egyéni védőeszköz-ipar környezetbarátabbá tételének módozatait, amely 2020 júniusában nyitotta meg kapuit, válaszul arra, hogy sürgősen szükség van kanadai szakértelemre ezen a területen.
„A PPE-ben használt kiváló minőségű szűrőanyagok közül sok fosszilis tüzelőanyagból származó anyagokból készül, amelyek természetesen nem bomlanak le a környezetben” – mondja Selvaganapathy.
"Ezek örökre olyan anyagok, amelyek hátramaradnak, ha nem ártalmatlanítják őket megfelelően, és nincs megfelelő mechanizmus az ártalmatlanításukra."
Az eldobott arcmaszkok halomának láttán Shanbhag és Wu arra késztetett, hogy környezeti szempontból fenntarthatóbb módszert találjanak az emberek biztonságának megőrzésére.
„Mindketten sokat törődünk a földdel és a környezettel, és szerettünk volna egy biológiailag lebomló megoldást kifejleszteni” – mondja Wu.
A páros a zeint, egy alacsony tápértékű kukoricafehérjét vizsgálta, amely potenciálisan mezőgazdasági hulladékból származhat, mint költséghatékony növényi alapú polimert.
Életképes szűrőanyagot fejlesztettek ki úgy, hogy a zeint egy papíralapra forgatták. Javították a szűrő tartósságát és nedvességgel szembeni ellenállását azáltal, hogy a zeint citromsavval térhálósították, hogy megakadályozzák a duzzadást, repedést vagy a papír hátlapjának leválását.
A különféle minták tesztelése után Shanbhag és Wu felfedezte, hogy a szálak redős szűrőbe halmozása javította a szellőzőképességet hosszabb távú használat során, miközben megőrizte az N-95 szintű maszknak megfelelő szűrési minőséget.
A kísérletek azt mutatták, hogy az anyag körülbelül egy hónapon belül lebomlik, így életképes biológiailag lebomló alternatíva a maszkokban és légzőkészülékekben található polipropilén alapú szűrők helyett.
„Úgy gondolom, hogy nagy az érdeklődés az iparban és a kutatói közösségben a biológiailag lebomló anyagok előállítása iránt, de szakadék tátong az ezekről az anyagokról szerzett ismereteink és a funkcionális PPE-kké való átalakítás között” – mondja Shanbhag.
„Felismertük a lehetőséget, hogy a központ képességeit felhasználva valami hasznosat fejlesszünk ki, amely potenciálisan megoldást jelenthet az elkövetkező években.”
Shanbhag és Wu kutatása, amely mind a szövetségi, mind a tartományi kormánytól kapott támogatást, megjelent a folyóiratban A membránokat március.
Selvaganapathy szerint a kutatás nagyon ígéretes kezdet az életképes, biológiailag lebomló, Kanadában készült PPE létrehozása felé.
Az antimikrobiális tulajdonságok anyagba való integrálása mellett a központ más természetes polimerek, például kukoricahéjból vagy búzából származó kivonatok felhasználását is megvizsgálja, hogy tovább javítsa a szűrő szerkezetét.
„Például, ha cellulózt keverünk zeinnel, hogy jobb szerkezeti tulajdonságokat érjünk el, akkor eltávolíthatjuk ezt a papíralátétet, és egy olyan anyagot kaphatunk, amely erős, jó szűréssel.”
Selvaganapathy szerint a jelenleg pazarlásba kerülő növényi termékek használata költséghatékony nyersanyagellátást kínál a biológiailag lebomló maszkok pénzügyi versenyképességének megőrzéséhez.
Ugyanakkor eltéríti azokat a termékeket a hulladékáramból, ahol egyébként üvegházhatású gázokhoz vezetnének, amikor elégetik vagy hulladéklerakóban helyezik el őket.
A Shanbhag biopolimer alapú, rugalmas tulajdonságokkal rendelkező anyagot is fejleszt, amelyet a jövőben potenciálisan maszk fülszíjakhoz is használhatnak.
Jelentős érdeklődés mutatkozik a költséghatékony, biológiailag lebomló PPE anyagok iránt, mondja Selvaganapathy.
„A fenntarthatóság nagyon fontos kritériummá vált szinte az összes kanadai gyártó számára.”
A CEPEM a McMaster mérnöki kutatások találékonyságát a következő generációs PPE kihívásaira összpontosítja, mondja John Preston, a Műszaki Kar kutatási, innovációs és külső kapcsolataiért felelős dékán.
„Úgy látjuk, hogy kutatásunk és fejlesztésünk segíti a kanadai vállalatokat abban, hogy globális iparági vezetőkké váljanak.”
Írta: Kim Arnott
Forrás: McMaster Egyetem
