ÄûÃʵ¼º½

Väitöskirjan nimi: Selluloosan liukeneminen ja regenerointi: Kohti muovittomia kalvoja systemaattisen suunnittelun avulla

³Õä¾±³Ù³Ù±ð±ô¾±Âáä: Pauliina Ahokas
³Õ²¹²õ³Ù²¹±¹Ã¤¾±³Ù³ÙäÂáä: Prof.Thomas Rosenau; BOKU university, Itävalta 
Kustos: Assistant Prof. Jukka Niskanen, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Selluloosan liukeneminen ja regenerointi: Kohti muovittomia kalvoja systemaattisen suunnittelun avulla
 

Fossiilipohjaiset muovit ovat merkittävä pysyvän jätteen ja ympäristöhaittojen lähde, erityisesti pakkauksissa, joissa tuotteita käytetään lyhyesti mutta ne säilyvät luonnossa vuosisatoja ja pahentavat mikro  ja nanomuovien aiheuttamaa ongelmaa. Tämä väitöskirja tutkii, miten biohajoavia selluloosakalvoja voidaan kehittää korvaamaan nämä muovit vaativissa pakkaussovelluksissa. Vaikka selluloosapohjaiset materiaalit ovat uusiutuvia ja biohajoavia, nykyiset kalvot eivät aina täytä joustavuuden ja kaasutiiveyden vaatimuksia esimerkiksi elintarvikepakkauksissa. Tutkimuksen tavoitteena oli parantaa regeneroitujen selluloosakalvojen suorituskykyä heikentämättä niiden biohajoavuutta. Työssä selvitettiin, miten raaka aineen koostumus, molekyylirakenne ja pehmittimien valinta vaikuttavat kalvojen lujuuteen, joustavuuteen ja vesihöyryn  ja hapensietoon. Ei derivoivat liuotinjärjestelmät mahdollistivat selluloosan luonnollisen biohajoavuuden säilyttämisen, mutta kalvojen ominaisuuksia voitiin silti räätälöidä sovelluskohtaisesti. Tavoitteena oli kehittää ratkaisuja, joilla selluloosapohjaiset materiaalit voivat aidosti kilpailla perinteisten muovien kanssa. Väitöskirja on ajankohtainen kestävien materiaalien tutkimuksessa ja kiertotalouden edistämisessä. Työ yhdistää materiaalitieteitä, kemiantekniikkaa ja tilastomallinnusta ja tarjoaa systemaattisen kehyksen selluloosakalvojen suunnitteluun teollisuuden tarpeisiin. Tulokset osoittavat, että hemiselluloosapitoiset massat parantavat liukenemista ja kalvojen mekaanisia ominaisuuksia, eripainoisia massoja seostamalla ominaisuuksia voidaan säätää ennustettavasti ja pehmittimien seostaminen tuottaa kalvoja, joiden mekaaniset ja läpäisevyysominaisuudet ylittävät kaupallisen sellofaanin. Ennustava mallinnus paljasti selkeät yhteydet raaka aineen, prosessoinnin ja lopullisten ominaisuuksien välillä. Tulokset osoittavat, että regeneroituja selluloosakalvoja voidaan suunnitella täyttämään nykyaikaisen pakkauksen vaatimukset niiden biohajoavuuden säilyessä. Saatu tieto tukee sekä kestävien pakkausmateriaalien kehitystä että jatkotutkimusta selluloosaseosten ja pehmittimien parissa. Väitöskirja tarjoaa tieteellistä pohjaa ja käytännön työkaluja uusiutuvien materiaalien kehittämiseksi ja edistää siirtymää kohti kiertotaloutta ja biopohjaisia pakkausratkaisuja.
 

hemiselluloosa, kiteisyys, lineaarinen regressiomallinnus, läpäisevyys, massan reaktiivisuus, moolimassa, pehmentäminen, reologia, selluloosan liukeneminen, selluloosan regenerointi, seossuunnittelu, vetolujuusominaisuudet

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): .

Yhteystiedot: pauliina.ahokas@vtt.fi