KBTX10-22-08

Projektförslag för kandidatarbete inom inst. Kemi och kemiteknik och Biologi och bioteknik

 

Tillverkning av formbar cellulosa, framtidens förpackningar

 

Bakgrund  

Diskussionerna om hur vi ska lösa jordens klimatproblem är många och ibland lite spretiga, men en grundsyn är att vi behöver skifta från ett fossil till biobaserat samhälle för att dämpa koldioxidutsläppen. Elbilar och biobränslen är ett steg i denna riktning ett annat område är byggnads och materialsektorn där man börjar bygga allt högre hus i trä och omställningen att tillverka produkter från biobaserade platser istället för som idag från fossil-baserade plaster. En viktig komponent i denna omställning är att utveckla ett cellulosa-material som är smält och formbart. En av de nya lovande materialen är ”dialdehyd och dialkohol”-cellulosa som tillverkas från traditionella cellulosa fibrer. Dialdehydcellulose bildas genom att genomföra en oxidation av cellulosa med natriumperiodat, denna reaktion bryter upp glukosenheter i cellulosapolymeren och ger på så vis en mer flexibel polymerkedja med aldehydfunktioner. Då man reducerar dessa aldehyder till alkoholer får man en smältbar cellulosa som kan extruderas. Med extruberbar cellulosa så kan teoretiskt tillverka oändligt många strukturer (flaskor, skålar, bestick, maskinkåpor etc.) som idag tillverkas av plast.

 

Problembeskrivning  

De stora utmaningarna med ”dialdehyd och dialkohol”-cellulosa är dels tillverkningsprocessen och förståelsen av hur struktur-egenskaper-funktions sambanden av hur grad av oxidation och reduktion till alkohol påverkar smältegenskaperna och det bildade materialets egenskaper som hårdhet, böjbarhet etc. Tillverkningsprocessen består av oxidation med natriumperiodat samt reduktion med natriumborhydrid och frågeställningarna/utmaningarna där att finna metoder för att antingen utveckla cirkulära system, dvs återanvändandet av kemikalier i processen alternativt finna reagens som är billigare, effektivare och miljövänligare än de som används idag och samtidigt ger de önskade egenskaperna. En annan utmaning är att skapa en förståelse för struktur-egenskaper-funktionssamband, vilket vanligtvis görs med hjälp av försöksplan/screening och bestämning av relevanta parametrar. En möjlig metodik för detta är att kombinera experimentella resultat med beräknade/modellerade värden.

 

Genomförande /Viktiga moment/teknikinnehåll 

 

Projektet kan ses som ett projekt i materialutveckling. I ett större perspektiv ingår såväl kemikaliehantering, materialegenskaper och miljöaspekter som förslag på produktsegment

 

1. a. Litteraturstudier och experimentellt arbete (syntes och analys)

2. b Strategiska val/förslag på processer/tillverkning av material

3. c Korrelera data över olika längskalor (molekylstruktur-smält och lösningsegenskaper-materialegenskaper

 

Speciella förkunskapskrav: Förkunskaper inom grundläggande kemi (molekylär och analytisk) och/eller inom materialutveckling och karakterisering. 

 

Möjlig målgrupp: K,Kf, Bt

 

Gruppstorlek: 4-6 studenter 

 

Förslagsställare/kontaktperson/huvudhandledare: Gunnar Westman 

Övriga handledare:

Sidansvarig Publicerad: on 03 nov 2021.