廃棄卵殻粉で強化されたバイオベースの環境に優しいバイオフィルム複合材料の合成と特徴付け
Asmare Tezera Admase1, Tesfa Nega Gesese2, Solomon Workneh Fenta1
1Department of Chemical Engineering, Faculty of Chemical and Food Engineering, Bahir Dar Institute of Technology, Bahir Dar University, P.O. Box 26, Bahir Dar, Ethiopia.
Scientific reports
|August 27, 2025
まとめ
この研究では 卵殻と粉を使って バイオ廃棄物から環境に優しい バイオフィルム複合材料を作りました これらの持続可能な材料は,水分吸収が低下し,熱安定性が向上し,様々な用途に有望な代替品を提供します.
科学分野:
- 材料科学
- ポリマー科学
- 持続可能な化学
背景:
- 卵殻や粉などの農産物の副産物を含む生物廃棄物は 深刻な環境問題です
- 生物廃棄物を 機能的な素材に変えるのは 循環経済の原則と持続可能な開発目標と一致しています
- 環境にやさしい複合材料の開発は,石油ベースのプラスチックへの依存を軽減し,汚染を軽減するために不可欠です.
研究 の 目的:
- 廃棄物の卵殻を補強材料として使用し,生物廃棄物の粉をマトリックスとして使用し,環境に優しいバイオフィルム複合材料を合成し,特徴づけます.
- 卵殻の含有量とグリセロール (可塑剤) の濃度が,水分吸収,伸縮強度,生物分解性などの複合材料の特性に及ぼす影響を調査する.
- 熱重力測定法 (TGA) と微分スキャニングカロメトリー (DSC) を用いて,開発された複合材料の熱安定性を評価する.
主な方法:
- バイオマスを基にした複合材料は 粉を結合剤として 廃棄卵殻を充填剤として使用して製造されました
- 異なる濃度の卵殻 (15~60%) とグリセロール (5~20%) を複合材料に組み込みました.
- 材料の性能を評価するために,水分吸収,張力,生物分解性を測定した.
- 熱グラビメトリ分析 (TGA) と微分スキャニングカロメトリ (DSC) を熱的特徴化に使用した.
主要な成果:
- 卵殻の含有量を15%から60%に増加させると,水分吸収は18.75%から5.31%に大幅に減少し,引力強度は8.18MPaから5.17MPaに減少した.
- グリセロンは水分保持を高め,濃度が5%から20%に上昇すると (15%の卵殻含有量で) 吸収が18.75%から20.15%に増加しました.
- 最適な生物分解性 (87.31%の分解率) は30%の卵殻と5%のグリセロールで達成され,30%の充填剤と10%の可塑剤は78.25%の分解率を得ました. 複合材料は優れた熱安定性を示した.
結論:
- バイオ廃棄物の材料は,調整可能な性質を持つ環境に優しいバイオフィルム複合材料を作成するために効果的に利用できます.
- 湿度抵抗と機械的強度との間のトレードオフは,卵殻の含有量が増加します.
- 開発された複合材料は,熱安定性や生物分解性を高め,持続可能な応用の可能性を示していますが,水分管理も考慮する必要があります.
