Mullistavan innovaation takana ovat Aalto-yliopiston kemian tekniikan tutkijat, joiden tutkimuksen tulokset julkaisi Chemical Engineering Journal -lehti.

Keksintö perustuu uuteen menetelmään, joka saa ohuet ligniinin nanohiukkaskalvot pysymään läpinäkyvinä lasille levitettäessä.

Ekologinen ja turvallinen ligniini voi huurtumisenestopinnoitteissa korvata ihmiselle ja ympäristölle haitallisia kemikaaleja.

Silmälasien ja autonikkunoiden kondensoitumisen estämiseen nykyisin käytettävät aineet sisältävät useita erittäin myrkyllisiä ainesosia, muun muassa pfas-yhdisteitä.

Salaisuutena etikka

Ligniini on polymeeri, jota on lähes kaikkien kasvien soluseinämissä. Puut ovat 20–30-prosenttisesti ligniiniä.

Yleistä raaka-ainetta on kuitenkin ollut vaikea hyödyntää, muun muassa koska se on väriltään ruskeaa. Lisäksi ligniini on rakenteeltaan heterogeenistä eli kerroksellista.

On tosin ollut tiedossa, että ligniinin nanohiukkaset voisivat sopia huurtumisen estoon, jos hiukkasten valonhajonta olisi tasaisempaa ja ne olisivat vähemmän peittäviä.

”Optisten pinnoitteiden on oltava läpinäkyviä, mutta tähän mennessä jopa melko ohuet ligniinihiukkaskalvot ovat olleet näkyviä”, kertoo väitöskirjatutkija Alexander Henn Aalto-yliopistosta.

Aaltolaiset päättivät selvittää, millainen vaikutus olisi hiukkaskoon tekemisellä mahdollisimman pieneksi.

”Käytimme asetyloitua eli etikalla käsiteltyä ligniiniä. Saimme myös aikaan paremman menetelmän ligniinin asetyloimiseen”, Henn kuvailee tiedotteessa.

Muokkaus onnistui muutamassa minuutissa vain 60 celsiusasteen lämpötilassa, ja saanto oli hyvä.

Fotonikalvot tulivat yllätyksenä

Ligniinihiukkasilla oli myös odottamattomia ominaisuuksia. Niiden myötä tutkimuksessa syntyi tekniikka, jolla nanopartikkelien hajontaa voidaan käyttää vaikkapa fotonipinnoitteina.

Tämä tapahtuu säätämällä tarkasti pinnoitteen paksuutta ja siten valon väriä ja absorptiota eri aallonpituuksilla.

Ligniinin nanohiukkaset muodostavat värikkäitä pinnoitteita, kun ne levitetään monikerroksisiksi kalvoiksi. Kuva: Alexander Henn/ Aalto-yliopisto.

Nanohiukkasten avulla voitaisiin siis valmistaa monikerroksisia kalvoja, joilla on kirkkaat rakenteelliset värit. Teknologiaa voitaisiin hyödyntää muun muassa heijastamattomissa pinnoitteissa, sensoreissa ja jopa autoissa.

”Mahdollisuus valmistaa esimerkiksi fotonikalvoja tuli täytenä yllätyksenä”, Henn kertoo.

Teollisesti hyvin käyttökelpoinen menetelmä

Lyhyt reaktioaika ja suuri ligniinipitoisuus tekevät asetylointiprosessista teollisesti erittäin käyttökelpoisen.

”Ligniinipohjaiset tuotteet voisivat olla kaupallisesti arvokkaita ja samalla toimia hiilinieluina. Tämä auttaisi osaltaan lieventämään nykyistä fossiiliriippuvuutta ja vähentämään hiilidioksidipäästöjä”, sanoo professori Monika Österberg.

Tuoreessa tutkimuksessa esitetyt, suurta lisäarvoa tuovat sovellukset ovat Österbergin mukaan erittäin tärkeitä, kun halutaan edistää ligniinin hyödyntämistä.

”Samalla otamme harppauksen eteenpäin siitä, että ligniiniä käytetään yksinomaan lämmönlähteenä.”

Tutkimukseen osallistui myös professori Pekka Oinas ryhmineen.

(Pääkuva Alexander Henn) Ligniinipinnoite estää lasin huurtumisen.

Aiheesta aiemmin:

Uutuuskalvo ligniinistä ja nanosellusta – vahva, joustava ja vedenkestävä

Uusi bioliima voi korvata terveydelle haitalliset liimat puurakentamisessa

Ligniinistä tehty puunsuoja päihittää synteettiset vaihtoehdot