به گزارش اکوایران، پژوهشگران با استفاده از اسید استیک موفق به توسعه روشی سبز، ارزان و کارآمد برای جداسازی لیگنین کرافت شدند؛ ترکیبی که از مهم‌ترین پسماندهای صنعت کاغذسازی برزیل به شمار می‌رود. این نوآوری علاوه بر افزایش ارزش افزوده این ضایعات، زمینه‌ساز تولید نانوذرات زیست‌تخریب‌پذیر با کاربردهایی در کشاورزی و محافظت در برابر پرتو فرابنفش شده است.

در این پروژه که توسط تیمی از دانشمندان دانشگاه ایالتی سائوپائولو (UNESP) و دانشگاه فدرال سائو کارلوس (UFSCar) انجام شد، محققان از اسید استیک – ماده‌ای طبیعی و بازیافت‌پذیر که همان ترکیب اصلی سرکه است – برای جداسازی بخش‌های خاص لیگنین کرافت بهره گرفتند. این پسماند، محصول جانبی فرآیند جداسازی سلولز از چوب اکالیپتوس است و سالانه در مقیاس بالا در صنایع خمیر کاغذ و سلولز برزیل تولید می‌شود.

لیگنین به دلیل ساختار پیچیده و ناهمگن خود، به‌صورت مستقیم در صنایع مختلف قابل‌استفاده نیست. از این رو، تیم پژوهشی به سرپرستی دکتر جسیکا رودریگز از دانشگاه UNESP، فرایندی را برای جداسازی و بخش‌بندی مؤلفه‌های آن طراحی کرد. لیگنین بر اساس روش استخراج به انواعی چون کرافت، قلیایی، ارگانوسالون و سولفونه تقسیم می‌شود که در میان آن‌ها، لیگنین کرافت فراوان‌ترین نوع در صنعت کاغذسازی برزیل است و به دلیل ساختار فنولی‌اش، گزینه‌ای مناسب برای تولید مواد پیشرفته به‌ویژه در نانوفناوری محسوب می‌شود.

الهام این روش جدید از کاربرد متداول اسید استیک در استخراج لیگنین ارگانوسالون گرفته شده است. پژوهشگران تنها با تغییر غلظت اسید استیک در محلول – از ۳۰ تا ۵۰ درصد – موفق شدند لیگنین را با ویژگی‌های متفاوت جداسازی کنند؛ روشی که نسبت به شیوه‌های رایج ساده‌تر و کم‌هزینه‌تر است.

نتایج نشان داد لیگنین جداسازی‌شده با اسید استیک ۳۰ درصد، به دلیل غنای بالای گروه‌های فنولیک OH، دارای قابلیت محافظت در برابر پرتوهای UV است. از این لیگنین، نانوذراتی تولید شد که قادرند مواد فعال را درون خود محصور کرده و در محصولات مختلف به‌عنوان محافظ UV به کار روند. همچنین مشخص شد افزایش درصد گروه‌های OH آلیفاتیک به کاهش اندازه این نانوذرات می‌انجامد.

افزون بر این، پژوهشگران کاربرد این نانوذرات را در آزادسازی کنترل‌شده کودهای NPK و مهار علف‌های هرز مانند «کارورو» و «علف سیاه» مورد بررسی قرار دادند. نتایج حاکی از پایداری بالای این نانوذرات در برابر تجزیه محیطی و رفتار آزادسازی متفاوت آن‌ها بر اساس ساختار شیمیایی بود؛ مفهومی که تیم تحقیقاتی از آن با عنوان «ارتباط ساختار و عملکرد» یاد می‌کند.

با توجه به پتانسیل بالای این دستاورد، پژوهشگران تصمیم دارند مشتقات حاصل از این فرایند را نیز در قالب اختراع ثبت‌شده خود به شماره BR ۱۰ ۲۰۲۴ ۰۲۰۱۸۱۷ تحت عنوان «فرآیند سبز برای استخراج بخش‌های خاصی از لیگنین کرافت و کاربرد آن‌ها در نانوفناوری» عرضه کنند. از اعضای این تیم می‌توان به دکتر لئوناردو فراسِتو، دکتر واگنر بوتارو، آماندا دی فریتاس و دکتر مری‌ستلا فریرا اشاره کرد.

هم‌اکنون این گروه در تلاش است تا با انجام آزمایش‌هایی در خاک و آب، امکان جایگزینی این نانوذرات با میکروپلاستیک‌های متداول در کشاورزی را بررسی کند. همچنین آن‌ها قصد دارند استانداردها و پروتکل‌های ویژه‌ای برای سنجش زیست‌تخریب‌پذیری نانوذرات تدوین کنند؛ چرا که اثبات این ویژگی در مقیاس نانو همواره چالش‌برانگیز است.