得益于麦克马斯特大学的研究,一种可以舒适地保护佩戴者而不损害环境的可生物降解口罩离现实又近了一步 防护设备和材料卓越中心 (CEPEM)。
博士后研究员 Sneha Shanbhag 和博士候选人 Rong Wu 开发了一种由玉米蛋白制成的有效可堆肥和透气的空气过滤器。
中心主任、麦克马斯特大学机械工程和生物医学工程教授 Ravi Selvaganapathy 说,这是一项突破,有望实现个人防护设备的可持续发展。
寻找绿色 PPE 行业的方法一直是 CEPEM 的目标,CEPEM 于 2020 年 XNUMX 月开业,以满足对该领域加拿大专业知识的迫切需求。
“PPE 中使用的许多优质过滤材料都是由化石燃料衍生材料制成的,这些材料不会在环境中自然降解,”Selvaganapathy 说。
“如果没有妥善处理并且没有良好的处理机制,这些材料将永远留在后面。”
看到成堆的废弃口罩促使 Shanbhag 和 Wu 寻找一种更环保的可持续方式来确保人们的安全。
“我们都非常关心地球和环境,并希望看到开发出一种可生物降解的选择,”吴说。
两人研究了玉米蛋白,一种营养价值低的玉米蛋白,可能来自农业废料,作为一种具有成本效益的植物基聚合物。
他们通过将玉米醇溶蛋白静电纺丝到纸基上开发了一种可行的过滤材料。 他们通过用柠檬酸交联玉米蛋白来防止它膨胀、开裂或从纸背衬上剥落,从而提高了过滤器的耐用性和耐湿性。
在对各种设计进行测试后,Shanbhag 和 Wu 发现将纤维堆叠成褶皱过滤器可以改善其长期使用的透气性,同时保持适合 N-95 级别口罩的过滤质量。
试验发现这种材料会在大约一个月内分解,使其成为口罩和呼吸器中基于聚丙烯的过滤器的可行的可生物降解替代品。
“我认为业界和研究界对生产可生物降解材料很感兴趣,但我们对这些材料的了解与将它们转化为功能性 PPE 之间存在差距,”Shanbhag 说。
“我们认识到有机会利用该中心的能力开发一些有用的东西,这些东西可能成为未来几年的解决方案。”
Shanbhag 和 Wu 的研究获得了联邦政府和省政府的资助, 发表在杂志 膜 三月.
Selvaganapathy 说,这项研究是创造可行的可生物降解的加拿大制造 PPE 的一个非常有希望的开端。
除了将抗菌特性整合到材料中,该中心还将探索使用其他天然聚合物,例如玉米壳或小麦的提取物,以进一步改进过滤器的结构。
“例如,如果我们将纤维素与玉米醇溶蛋白混合以获得更好的结构特性,我们就可以去除纸的底层,并拥有一种坚固且具有良好过滤性能的材料。”
Selvaganapathy 说,使用目前将被废弃的植物产品可以提供具有成本效益的原材料供应,从而使可生物降解口罩在财务上具有竞争力。
但它也将这些产品从废物流中转移出来,否则它们在燃烧或在垃圾填埋场处置时会增加温室气体。
Shanbhag 还在开发一种具有弹性的生物聚合物基材料,未来可能用于口罩耳带。
Selvaganapathy 说,人们对用于 PPE 的具有成本效益的可生物降解材料非常感兴趣。
“可持续性已成为加拿大几乎所有制造商的一个非常重要的标准。”
CEPEM 将 McMaster 工程研究的独创性集中在下一代 PPE 的挑战上,工程学院负责研究、创新和对外关系的副院长 John Preston 说。
“我们看到我们的研发帮助加拿大公司成为全球行业领导者。”
由金阿诺特撰写
Sumber: 麦克马斯特大学