再利用してバイオ燃料としてリサイクルできる、より強力な紙袋が未来になる可能性がある

Nov 18, 2023

紙袋は環境への影響を軽減するため、ビニール袋の代替品として人気があります。

米国では紙の使用量は減少していますが、電子商取引の増加により包装、包装、板紙が増加しています。 紙袋は、プラスチックの使用による環境への影響を軽減するために、プラスチック袋の代替品として人気があります。 ただし、耐久性が低いため、寿命は限られています。

紙袋は、地球温暖化係数が従来の高密度ポリエチレン袋 (HDPE) 袋のレベルまで低下するまでに数回再利用する必要があります。

ペンシルベニア州立大学の研究者らは、紙袋を特に濡れたときに強化し、ビニール袋のより現実的な代替品にする方法を開発した。

農業生物工学准研究教授のダニエル・チョルコシュ氏は、「これらの紙製品の一次使用が終了した後、二次的な目的で使用することで、より持続可能になります。紙廃棄物のリサイクルと削減は、埋め立て予定の固形廃棄物の総量削減にも役立ちます」と述べた。これは社会が考慮すべきであると私たちが考える概念です。」

新しい研究は、何度も使用できるほど耐久性があり、その後アルカリ処理によって化学的に分解され、バイオ燃料生産の原料として使用される紙袋を作成するプロセスを示唆しています。

セルロースを紙に入れて焙焼するか、酸素のない環境で焙煎すると、濡れたときの引張強度が大幅に増加します。

その後、紙は灰汁または苛性ソーダとしても知られる水酸化ナトリウム溶液で処理され、グルコース収量が増加し、バイオ燃料生産のためのより良い供給源になります。

この方法により、耐久性が低く寿命が短い使い捨てビニール袋の使用を減らすことができます。 研究者らは、より強力で再利用可能な紙製ショッピングバッグに切り替えることで、大量のプラスチック廃棄物を回避できると考えています。

ジャヤ・トリパティ氏は、「再利用は主に袋の強度によって左右され、一般的な紙袋は水に濡れたときの耐久性が低いため、必要な回数再利用できる可能性は低い。湿潤強度を高めるために高価な化学プロセスを使用すると、紙の環境が損なわれる」と述べた。商業用途には使いやすくコスト効率の高い機能が必要なため、紙袋の湿潤強度を高める非化学的技術を探求する必要があります。焙焼がその答えになる可能性があります。」

彼女は、プラスチック使用による環境への影響を軽減するために、紙袋がプラスチック袋の一般的な代替品であると説明しました。 ただし、耐久性が低いため、特に濡れた場合には寿命が短くなります。

Tripathi によると、地球温暖化係数が従来の高密度ポリエチレン袋のレベルに低下するまでに、紙袋は数回再利用する必要があります。

研究者らは、濾紙を媒体として使用し、華氏392度、華氏428度、華氏464度、華氏500度で40分間焙焼した後、紙の湿潤引張強度が1,533%、2,233%、1,567%増加したと報告しました。それぞれ、%、557%でした。

グルコース収量は半焼の重症度が増すにつれて減少しましたが、半焼した紙サンプルをアルカリ性の水酸化ナトリウム溶液で処理した後は改善しました。 例えば、生の濾紙は基質１ｇ当たり９５５ｍｇを生成したが、３９２°Ｆで加熱処理した同じ紙サンプルは基質１ｇ当たり６９０ｍｇを生成した。 1%および10%のアルカリ処理により、グルコース収量はそれぞれ基質1gあたり808および933mgに増加した。

国連環境計画によると、世界で毎年 5 兆枚のレジ袋が生産されていることから、レジ袋に代わるこのようなコンセプトの必要性は明らかです。 これらのバッグが完全に劣化するまでには最大 1,000 年かかる場合があります。 毎年、アメリカ人は1,000億袋を捨てており、これは約1,200万バレルの原油を投棄していることに相当します。

「より強力で再利用可能な紙製のショッピングバッグに切り替えることで、その無駄の多くをなくすことができるでしょう。この研究で実証したような技術が完成すれば、使い古されたバッグをバッグとして使用することも含めて、その意義は大きくなるでしょう」と彼女は語った。バイオ燃料生産用の基質は巨大になるだろう。」

研究者は、多くの科学的発見と同様に、紙の性能を高めるための焙焼とアルカリ処理の相乗効果を偶然発見しました。

彼女は、「私は別のことを検討していて、バイオ燃料基材として使用するためのグルコース収率において、焙焼がセルロースにどのような影響を与えるかを研究していました。しかし、セルロースを焙焼するにつれて紙の強度が増加していることに気づきました。それで、おそらく良いのではないかと思いました」と述べました。パッケージングは​​まったく別の用途です。」

米国農務省国立食糧農業研究所がこの研究に資金提供した。

参考雑誌: