_ Adezivi din pene

Adezivii se bazează aproape întotdeauna pe materii prime fosile, cum ar fi petrolul. Cercetătorii de la Fraunhofer au dezvoltat recent un proces care permite utilizarea keratinei în acest scop. Acest compus proteic extrem de versatil poate fi găsit, de exemplu, în pene de pui. Nu numai că poate fi folosit pentru a fabrica o serie de adezivi diferiți pentru o varietate de aplicații, dar procesele și produsele finale sunt, de asemenea, durabile și urmează principiile de bază care stau la baza unei economii circulare bioinspirate. Proiectul, dezvoltat împreună cu Henkel AG & Co. KGaA, se adresează unei piețe de un miliard de dolari.

Adezivii se găsesc aproape peste tot: în pantofi sport, smartphone-uri, pardoseli, mobilier, textile sau ambalaje. Chiar și parbrizele auto sunt lipite la locul lor folosind adezivi. Experții recunosc peste 1.000 de tipuri diferite de adezivi. Acestea pot lega aproape orice material imaginabil de altul. Adezivii cântăresc foarte puțin și astfel se pretează la un design ușor. Suprafețele lipite cu adeziv nu se deformează deoarece, spre deosebire de dispozitivele de prindere cu șuruburi, sarcina este distribuită uniform. Adezivii nu ruginesc și etanșează umezeala. Suprafețele lipite cu adeziv sunt, de asemenea, mai puțin susceptibile la vibrații. În plus, adezivii sunt ieftini și relativ ușor de lucrat.

În mod tradițional, adezivii au fost aproape întotdeauna fabricați din materii prime fosile, cum ar fi petrolul. Institutul Fraunhofer pentru Inginerie Interfacială și Biotehnologie IGB a adoptat recent o abordare diferită. Cercetătorii de acolo au folosit pene ca material de bază în loc de petrol. Penele sunt un produs secundar al producției de carne de pasăre. Ele sunt distruse sau amestecate în hrana animalelor. Dar penele sunt mult prea valoroase pentru a fi pierdute, deoarece conțin proteina structurală cheratina. Acest biopolimer se găsește la animale și formează gheare, gheare, copite sau pene. Structura sa fibroasă este extrem de puternică.

Keratina este un material biodegradabil și astfel ecologic a cărui structură are proprietăți specifice care o fac deosebit de potrivită pentru fabricarea adezivilor. Structura polimerului cheratinei, adică moleculele sale cu lanț foarte lung, precum și capacitatea sa de a suferi reacții de reticulare o predestine pentru fabricarea diferiților adezivi. „Proprietățile necesare pentru adezivi sunt într-o oarecare măsură deja inerente materialului de bază și trebuie doar deblocate, modificate și activate”, explică managerul de proiect dr. Michael Richter.

În ultimii trei ani, Fraunhofer IGB a lucrat cu Henkel AG & Co. KGaA la proiectul KERAbond: „Speciality chemicals from customized functional keratin proteins”—Kera fiind prescurtare pentru keratina, combinată cu cuvântul englezesc bond. Henkel este lider de piață globală în sectorul adezivilor.

Partenerii din proiect au dezvoltat și perfecționat recent un nou proces. În prima etapă, penele primite de la abator sunt sterilizate, spălate și mărunțite mecanic. Apoi, un proces enzimatic împarte biopolimerii cu lanț lung sau lanțurile proteice în polimeri cu lanț scurt prin hidroliză.

Produsul de ieșire este o substanță chimică de platformă care poate servi ca material de bază pentru dezvoltarea ulterioară a unor produse speciale. adezivi formulați. „Folosim procesul și substanța chimică a platformei ca o „cutie de instrumente” pentru a integra proprietăți bio-îmbunătățite în produsul final”, spune Richter. Aceasta înseamnă că pot fi specificați parametrii pentru adezivul special țintă, cum ar fi timpul de întărire, elasticitatea, proprietățile termice sau rezistența. De asemenea, nu doar adezivii sunt ușor de fabricat, ci și substanțele înrudite, cum ar fi întăritorii, acoperirile sau grundurile.

În următoarea etapă, echipa Fraunhofer a început să transforme penele pe scară largă. Amplificarea procesului a revenit Centrului Fraunhofer pentru Procese Chimice-Biotehnologice CBP din Leuna. Scopul a fost acela de a demonstra că substanțele chimice ale platformei pe bază de keratină pot fi fabricate, de asemenea, în mod eficient din punct de vedere al costurilor la scară industrială. Aceasta a implicat prelucrarea mai multor kilograme de pene de pui, materialul produs fiind folosit pentru testele inițiale de materiale promițătoare la Fraunhofer IGB și Henkel.

Acest proces bioinspirat este de o importanță deosebită pentru Fraunhofer-Gesellschaft. Acest lucru nu este doar pentru că implică materii prime biodegradabile sau metode de fabricație deosebit de eficiente. Biotehnologia este de fapt unul dintre principalele domenii de cercetare pentru Fraunhofer-Gesellschaft. Richter explică conceptul de bază: „Ne inspirăm din funcționalitatea sau proprietățile care există deja în natură sau în materiile prime naturale. Și încercăm să transpunem aceste proprietăți în produse prin metode inovatoare de fabricație. Acest lucru generează un ciclu bioinspirat pentru materii prime valoroase. „

Fraunhofer IGB este activă în toate aspectele bioeconomiei de câțiva ani și a dezvoltat o expertiză exclusivă în ceea ce privește cheratina, de exemplu. Acesta este motivul pentru care compania de chimie Henkel a abordat Fraunhofer IGB pentru acest proiect.

Proiectul are o oarecare greutate economică. Potrivit Statista, în jur de un milion de tone de adezivi au fost fabricate numai în Germania în 2019. Valoarea totală este de aproximativ 1,87 miliarde de euro.

Și rezultatele științifice sunt, de asemenea, la punct: a fost depusă o cerere de brevet pentru un nou proces și un articol publicat într-o revistă științifică. Doi doctoranzi. Se așteaptă ca studenții care au efectuat cercetări ample asupra proiectului la Henkel și Fraunhofer să-și finalizeze tezele în primul trimestru al anului 2024. Această nouă tehnologie bazată pe cheratina va permite producerea unei multitudini de substanțe chimice de platformă într-un mod durabil, bioinspirat.

(Fluierul)