Ultrasone technologie versnelt het drogen van nanokristallen van hernieuwbare cellulose

De mondiale transitie naar duurzaamheid heeft geleid tot grote belangstelling voor biogebaseerde materialen en energie-efficiënte technologieën. Hiervan hebben nanokristallen van cellulose (CNC’s), afgeleid van hernieuwbare bronnen, een groot potentieel getoond voor gebruik in composieten, biomedische materialen en verpakkingen. Een grote uitdaging bij de CNC-productie is echter het energie-intensieve droogproces, waarbij vaak grote hoeveelheden water uit suspensies met een lage concentratie moeten worden verwijderd.

Om dit probleem aan te pakken heeft een team van onderzoekers van de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign en Purdue University een nieuwe ultrasone droogtechnologie met meerdere frequenties geïntroduceerd. Deze methode versnelt niet alleen het droogproces, maar vermindert ook het energieverbruik in vergelijking met traditionele droogtechnieken zoals hete lucht, sproeidrogen en vriesdrogen.

Het onderzoek is gepubliceerd in de Journal of Bioresources en Bioproducten.

In het onderzoek werden de droogkinetiek, productkwaliteit en energie-efficiëntie van verschillende droogmethoden vergeleken. Het ultrasone droogproces resulteerde in een opmerkelijke verkorting van de droogtijd van 50% ten opzichte van drogen met hete lucht, met minimale verandering in deeltjesgrootte, wat wijst op een uitstekende herdispergeerbaarheid.

Bovendien demonstreerde de ultrasone droogmethode superieure stabiliteit in waterige oplossingen, met zeta-potentialen variërend van -35 tot -65 mV, een kritische factor voor de colloïdale stabiliteit van CNC’s.

Qua energieverbruik en CO2₂ emissies presteerde de ultrasone droogtechnologie beter dan andere methoden. Het specifieke energieverbruik was aanzienlijk lager en de potentiële CO2-uitstoot was aanzienlijk lager₂ de uitstoot zou netto nul kunnen worden als hernieuwbare elektriciteit wordt gebruikt. Deze innovatie sluit aan bij de mondiale inspanningen om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen en de netto-nuldoelstellingen te bereiken.

De onderzoekers concludeerden dat ultrasoon drogen een veelbelovende, duurzame methode is voor het drogen van CNC’s, die een schaalbare oplossing biedt voor de biomaterialenindustrie. Deze methode verbetert niet alleen de efficiëntie van de CNC-productie, maar ondersteunt ook de ecologische duurzaamheid door het energieverbruik en de CO2-uitstoot te minimaliseren.