研究人员成功将废弃鸡脂肪转化为清洁能源

研究人员成功将废弃鸡脂肪转化为清洁能源研究人员开发出一种将鸡脂肪转化为超级电容器碳基电极的新方法，为传统材料提供了一种环保型替代品。这一创新不仅解决了与现有存储设备相关的成本和环境问题，还提高了能源存储技术的性能和效率。全球正朝着更可持续的绿色能源方向发展，这增加了电力储备和对储能设备的需求。遗憾的是，用于这些设备的某些材料既昂贵又存在环境问题。利用通常被扔掉的东西生产替代储能设备有助于解决这些难题。现在，研究人员在《ACS应用材料与界面》（ACSAppliedMaterials&Interfaces）杂志上报告了一种将鸡脂肪转化为碳基电极的方法，这种电极可用于超级电容器，储存能量并为LED供电。这种提取的鸡脂肪为超级电容器创造了一种碳基材料。资料来源：MohanReddyPallavolu根据国际能源机构的数据，2023年，全球可再生能源发电能力将比上一年前所未有地增长近50%。但是，这些多余的能源必须储存起来，以便日后从其生产中获益。例如，由于屋顶太阳能电池板供应过剩，加利福尼亚州的晴天最近引发了负能源价格。由于石墨烯等碳材料具有高效的电荷传输和天然丰富的资源，最近设计高性能存储设备的努力利用了这些材料，但其制造成本高昂，而且会产生污染和温室气体。为了寻找替代碳源材料，MohanReddyPallavolu、JaeHakJung、SangWooJoo及其同事希望开发一种简单、经济有效的方法，将废弃鸡脂肪转化为导电纳米结构，用于超级电容器储能装置。研究人员首先使用燃气火焰喷枪灼烧鸡肉中的脂肪，然后使用火焰灯芯法燃烧融化的油，就像使用油灯一样。然后，他们将油烟收集到悬浮在火焰上方的烧瓶底部。电子显微镜显示，烟尘中含有碳基纳米结构，它们是由同心石墨环组成的均匀球形晶格，就像洋葱的层状结构。研究人员测试了一种通过将碳纳米粒子浸泡在硫脲溶液中来增强其电气特性的方法。在这些非对称超级电容器中，当使用源自鸡肉的碳材料作为电极时，LED可以点亮。资料来源：MohanReddyPallavolu将鸡脂肪来源的碳纳米粒子组装到非对称超级电容器的负极中，可显示出良好的电容性和耐用性，以及高能量和功率密度。正如所预测的那样，当电极由硫脲处理过的碳纳米颗粒制成时，这些特性得到了进一步改善。研究人员随后演示了新型超级电容器的实时应用--充电并连接两个超级电容器，点亮红色、绿色和蓝色LED灯。这些成果凸显了利用鸡脂肪等食物垃圾作为碳源，寻找更环保的绿色能源的潜在优势。编译自/scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435382.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435382.htm

细菌纤维素可被用于制造新型可食用包装材料

细菌纤维素可被用于制造新型可食用包装材料塑料可能需要50到200年才能分解，具体取决于塑料的原料。几十年来，石油基塑料在包装中的使用导致了严重的污染，从而推动了开发更环保和可持续的包装材料。生物衍生聚合物提供了一种“绿色化”一次性包装的方法。其中一种细菌纤维素（BC）引起了研究人员的特别兴趣。BC是由细菌合成的超细纤维素纳米纤维网络，具有比植物纤维素更高的保水能力、更高的拉伸强度、质地明显柔软、纤维含量高等性能。现在，香港中文大学的研究人员利用BC创造了一种新型复合一次性包装材料，该材料不仅环保，而且还可以食用。该研究的通讯作者ToNgai表示：“人们对BC进行了广泛的研究，包括其在智能包装、智能薄膜以及通过混合、涂层和其他技术创建的功能化材料中的应用。”“这些研究证明了BC作为一次性塑料包装材料替代品的潜力，使其成为我们研究的合理起点。”作为该材料的基础，研究人员使用了Komagataeibacterxylinus细菌分泌的纤维素，该细菌是一种知名的可持续、无毒BC生产者。与植物纤维素不同，纤维素是通过发酵过程生产的，这意味着不需要砍伐树木或农作物，也不会破坏栖息地。顺便说一句，Komagataeibacter细菌经常被发酵来制作传统的茶饮料康普茶（红茶菌）。然后，研究人员将从大豆中分离出的大豆蛋白嵌入到纤维素结构中，并用海藻酸钙制成的耐油复合材料对其进行涂覆，总而言之，这是一个相对简单的过程。“它不需要化学反应等特定的反应条件，而是需要简单实用的混合和涂覆方法，”Ngai说。经过测试，他们发现这种新型材料透明、耐油、对人体细胞无毒，并在一到两个月内完全生物降解。他们发现，与低密度聚乙烯塑料相比，该材料作为一次性袋子来存放零食、糖果、街头食品、面包或类似食品的性能相当。用这种材料制成的吸管的强度足以刺穿市售珍珠奶茶的塑料膜，并且在水中浸泡24小时后仍能保持其完整性。Ngai表示：“这种方法为应对开发可持续和环保包装的挑战提供了一个有前景的解决方案，可以大规模替代一次性塑料。”最重要的是，该材料的成分意味着人类和动物可以安全食用。海龟和其他海洋动物可以安全食用，不会对海洋造成水生毒性。研究人员计划继续研究他们的新型包装材料，增强其多功能性并解决使用BC的缺点之一，即其热塑性或在高温下成型并在冷却时固化的能力。“细菌纤维素的主要挑战之一是它们不是热塑性的，这限制了它们在某些应用中的使用潜力，”Ngai说。“通过解决这个问题，我们希望使细菌纤维素薄膜比传统塑料更具竞争力，同时保持其生态友好性。这项研究提醒我们，天然原材料已经具备必要的特性，可以超越塑料包装的功能。”该研究发表在《化学工业协会》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368219.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1368219.htm

科学家将塑料垃圾转化为有价值的土壤添加剂

科学家将塑料垃圾转化为有价值的土壤添加剂然而，Abdul-Aziz警告说，还需要做更多的工作来证实这种木炭在农业中的效用。塑料制炭过程是在加州大学河滨分校马兰和罗斯玛丽-伯恩斯工程学院开发的。它涉及将两种常见的塑料之一与玉米废料--剩余的秸秆、叶子、外壳和棒子--统称为玉米秸秆。然后用高度压缩的热水对混合物进行烹制，这一过程被称为水热碳化。高度多孔的炭是用聚苯乙烯（用于泡沫塑料包装的塑料）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（或称PET）生产的，这种材料通常用于制造水和苏打水瓶以及其他许多产品。加利福尼亚州河滨市费尔蒙特公园的小河床上的塑料垃圾。资料来源：DavidDanelski/UCR的照片在这项研究之前，曾有过一次单独使用玉米秸秆来制作活性炭的成功尝试，用于过滤饮用水中的污染物。在早期的研究中，仅用玉米秸秆制成的木炭经氢氧化钾活化后，能够吸收测试水样中98%的污染物香兰素。在后续研究中，Abdul-Aziz和她的同事想知道由玉米秸秆和塑料结合制成的活性炭是否也能成为一种有效的水处理媒介。如果是这样，塑料废料可以被重新利用来清理水污染。但她说，由这种混合物制成的活性炭只吸收了测试水样中约45%的香兰素--使其对水的净化没有效果。她说："我们的理论是，在材料的表面可能还有一些残留的塑料，这阻止了表面上这些（香兰素）分子的一些吸收。"木炭和活性炭的制作过程尽管如此，通过结合塑料和植物生物质废物制造高孔隙率木炭的能力是一个重要的发现，正如发表在ACSOmega杂志上的论文《塑料和玉米秸秆共同分解产生木炭和活性炭的协同和拮抗作用》所详细描述的那样。主要作者是MarkGale，他曾是UCR的博士生，现在是HarveyMudd学院的讲师。UCR的本科生PeterNguyen是共同作者，Abdul-Aziz是通讯作者。"这可能是一种非常有用的生物炭，因为它是一种非常高的表面积材料，"Abdul-Aziz说。"因此，如果我们只是停留在木炭上，而不是让它在变成活性炭，我认为有很多有用的方法，我们可以利用它。"塑料本质上是一种固体形式的石油，它在环境中积累，在那里污染、纠缠、窒息并杀死不慎摄入的鱼、鸟和其他动物。塑料也会分解成微粒子，进入我们的身体，损害细胞或诱发炎症和免疫反应。不幸的是，回收旧塑料的成本比用石油制造新塑料的成本更高。阿卜杜勒-阿齐兹的实验室采取了一种不同的回收方法。它致力于将塑料和植物生物质废料等有害的废品通过升级改造成有价值的商品重新投入经济循环。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339135.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339135.htm

瑞典研究人员带来新的纤维素基材 可以轻松净化受污染的水

瑞典研究人员带来新的纤维素基材可以轻松净化受污染的水获得清洁的水对我们的健康和福祉至关重要，然而，这对许多人来说仍然是一个挑战。世界卫生组织（WHO）报告说，目前有超过20亿人生活在没有适当获得清洁水的环境中。这一全球挑战是查尔姆斯理工大学的一个研究小组的核心，该小组已经开发出一种方法，可以轻松去除水中的污染物。由有机化学副教授GunnarWestman领导的该小组专注于纤维素和木质产品的新用途，是瓦伦堡木材科学中心的一部分。研究人员已经建立了关于纤维素纳米晶体的坚实知识--这就是水净化的关键所在。这些微小的纳米颗粒具有出色的吸附能力，研究人员现在已经找到了利用这种能力的方法。"我们对这些纤维素纳米晶体采取了一种独特的整体方法，研究了它们的特性和潜在应用。"GunnarWestman说："一种生物基材料被创造出来，具有优良净化性能的纤维素粉末形式，我们可以根据要去除的污染物类型进行调整和修改。"吸收和分解毒素在最近发表在科学杂志《工业与工程化学研究》上的一项研究中，研究人员展示了如何使用该小组开发的方法和材料将有毒染料从废水中过滤出来。这项研究是与印度斋浦尔马拉维亚国家技术学院合作进行的，在那里，纺织业废水中的染料污染物是一个普遍的问题。GunnarWestman，瑞典查尔姆斯理工大学化学和化学工程系的副教授。资料来源：查尔姆斯理工大学这种处理方法既不需要压力，也不需要热量，并利用阳光来催化这一过程。GunnarWestman将这种方法比作将覆盆子汁倒入装有米粒的玻璃杯中，米粒吸收了汁液，使水重新变得透明。"想象一下，一个简单的净化系统，就像一个连接到污水管的便携式盒子。当被污染的水通过纤维素粉末过滤器时，污染物被吸收，进入处理系统的阳光使它们快速有效地分解。这是一个成本效益高、设置和使用简单的系统，我们看到它在目前水处理效果差或不存在的国家可能会有很大的好处。"该方法将在印度进行测试印度是亚洲拥有大量纺织品生产的发展中国家之一，每年有大量的染料被释放到湖泊、河流和溪流中。这对人类和环境造成了严重的后果。水污染物含有染料和重金属，直接接触会造成皮肤损伤，进入食物链后会增加癌症和器官损伤的风险。此外，自然界也受到多种影响，包括光合作用和植物生长受到损害。在印度进行实地研究是下一步的重要工作，查尔姆斯大学的研究人员现在正在支持他们的印度同事，努力让该国的一些小规模工业在现实中测试这种方法。到目前为止，用工业用水进行的实验室测试表明，用这种新方法可以去除80%以上的染料污染物，GunnarWestman看到了进一步提高净化程度的良好机会。"从排放完全未经处理的水到去除80%的污染物是一个巨大的进步，这意味着对自然的破坏和对人类的伤害大大减少。此外，通过优化pH值和处理时间，我们看到了进一步改进工艺的机会，这样我们就可以同时生产灌溉水和饮用水。如果我们能够帮助这些行业获得一个有效的水处理系统，使周围地区的人们能够使用这些水而不危及他们的健康，那将是非常美妙的。"还可用于对付其他类型的污染物GunnarWestman还看到了利用纤维素纳米晶体处理染料以外的其他水污染物的巨大机会。在之前的一项研究中，该研究小组已经表明，有毒的六价铬的污染物，在采矿、皮革和金属工业的废水中很常见，可以用类似的纤维素基材料成功去除。该小组还在探索该研究领域如何促进抗生素残留物的净化。他说："用这种材料找到良好的水净化机会的潜力很大，除了我们在查尔姆斯建立的基础知识外，成功的一个重要关键是瓦伦堡木材科学中心的集体专业知识。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1351383.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1351383.htm

闭合碳循环：塑料升级改造将塑料袋转化为燃料

闭合碳循环：塑料升级改造将塑料袋转化为燃料一种将低密度塑料垃圾转化为燃料和原材料的新方法有望帮助关闭碳循环。资料来源：梅兰妮-赫斯-罗宾逊的艺术作品太平洋西北国家实验室通常情况下，回收塑料需要"裂解"或拆开坚韧而稳定的键，这也使它们在环境中如此持久。这一裂解步骤需要高温，使其变得昂贵和耗能。新方法的创新之处在于将裂解步骤与第二个反应步骤结合起来，立即完成转化为类似汽油的液体燃料，而不产生不必要的副产品。第二个反应步骤使用了所谓的烷基化催化剂。这些催化剂提供了一种目前由石油工业部署的化学反应，以提高汽油的辛烷值。在目前的研究中，至关重要的是，烷基化反应紧接着裂解步骤，在一个单一的反应容器中，接近室温（70摄氏度/158华氏度）。研究报告的作者、PNNL的化学家OliverY.Gutiérrez说："裂解只是为了打破键，导致它们以一种不受控制的方式形成另一个键，而这是其他方法中的一个问题。这里的秘密配方是，当你在我们的系统中打破一个键时，会立即以一种有针对性的方式制造另一个键，给你带来你想要的最终产品。这也是在低温下实现这种转换的秘密。"在他们的研究中，由德国慕尼黑工业大学的科学家共同领导的研究小组指出，石油工业最近单独发展，将这里报告的工艺的第二部分商业化用于原油加工。该研究的资深作者、PNNL综合催化研究所所长、德国慕尼黑工业大学化学教授JohannesLercher说："工业界已经成功地部署了这些新兴的烷基化催化剂，这表明它们具有稳定的特性。这项研究指出了一个实用的新解决方案，以关闭废旧塑料的碳循环，它比许多其他正在提出的方案更接近于实施。"在他们的研究中，研究人员指出了他们发现的一个局限性。该工艺适用于低密度聚乙烯产品（LDPE，塑料树脂代码4），如塑料薄膜和可挤压瓶，以及聚丙烯产品（PP，塑料树脂代码5），这些产品在美国的路边回收项目中通常不被收集。高密度聚乙烯（HPDE，塑料树脂代码2）将需要进行预处理，以使催化剂能够接触到它需要打破的键。以石油为基础的塑料废料是一种尚未开发的资源，可以作为有用的耐用材料和燃料的起始材料。全球每年生产的3.6亿吨塑料中，有一半以上是本研究的目标塑料。但是，看到堆积如山的塑料并感受到它的价值，需要有创新者的心态、化学家的聪明才智，以及现实主义者对相关经济的理解。这些科学家正试图通过应用他们在有效打破化学键方面的专业知识来改变这一动态。Lercher说："为了解决持久的废弃塑料问题，我们需要达到一个临界点，在这个临界点上，收集塑料并将其返回使用比将其作为一次性用品更有意义。研究结果表明，我们可以在温和的条件下迅速进行这种转换，这为推进这一临界点提供了一种解决方案。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346117.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346117.htm

新技术将传统上不可回收的塑料转化为有用的化学品

新技术将传统上不可回收的塑料转化为有用的化学品ORNL开发的塑料解构工艺从混合塑料废料中选择性地生产出有价值的化学品。图片来源：TomonoriSaito、MdArifuzzaman和AdamMalin，ORNL/美国能源部这项技术由美国橡树岭国家实验室的TomonoriSaito和前博士后研究员MdArifuzzaman共同发明，使用一种特别高效的有机催化剂，可以选择性地解构各种塑料，包括各种消费塑料的混合物。Arifuzzaman目前在Re-Du公司工作，是现任创新十字路口研究员。与传统的石油生产相比，利用塑料废弃物生产化学品所需的能源更少，释放的温室气体也更少。科学家们说，这种途径为实现净零社会迈出了关键一步。发表在《材料地平线》（MaterialsHorizons）上的这篇研究报告的通讯作者Saito说："这一概念提供了高效、低碳的塑料化学循环利用，为建立塑料的闭环循环提供了一种前景广阔的战略。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387919.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1387919.htm