Limbah Biorefinery Dapat Digunakan untuk Pencetakan 3D

Limbah Biorefinery Dapat Digunakan untuk Pencetakan 3D – Para peneliti di Departemen Energi telah menggunakan lignin, produk sampingan dari industri biorefinery, sebagai bagian dari bahan komposit baru yang sangat cocok untuk proses pencetakan 3D.

Para ilmuwan terus mencari cara untuk mengurangi limbah industri, dengan menggunakan kembali untuk tujuan lain sebagai salah satu opsi potensial. Para peneliti di Oak Ridge National Laboratory (ORNL) dari Departemen Energi telah mencapai ini untuk produk sampingan biorefinery yang keras, lignin, melalui pengembangan bahan komposit baru yang cocok untuk pembuatan aditif.

Lignin adalah apa yang tersisa dari pemrosesan biomassa, kata para peneliti. Bahan tersebut memberikan kekakuan pada tanaman dan juga membuat biomassa tahan terhadap kerusakan. Mereka menggambarkan pekerjaan mereka dalam rilis berita ORNL.

Membuat Komposit

Ilmuwan ORNL telah menggabungkan lignin kayu keras yang stabil dengan bahan lain — plastik konvensional, nilon yang lebur rendah, dan serat karbon — untuk membuat komposit yang memiliki karakteristik yang sesuai untuk ekstrusi dan kekuatan lasan antar lapisan selama proses pencetakan, kata mereka. Komposit juga memiliki sifat mekanik yang sangat baik, kata Moe Khaleel, direktur laboratorium rekanan untuk Ilmu Energi dan Lingkungan di ORNL.

Para peneliti menerbitkan sebuah makalah yang merinci pekerjaan mereka di jurnal Science Advances.

Mainkan game qq online dengan tingkat kemenangan terbesar, situs PKV Games Priaqq terpercaya, 1 akun saja dapat memainkan 9 permainan. Pelayanan CS 24 Jam setiap hari nonstop.

“Kemampuan ORNL kelas dunia dalam karakterisasi dan sintesis bahan sangat penting untuk tantangan mengubah produk sampingan seperti lignin menjadi produk tambahan, menghasilkan potensi aliran pendapatan baru untuk industri dan menciptakan komposit baru yang dapat diperbarui untuk manufaktur maju,” katanya.

Menggunakan sebanyak 50 persen lignin berdasarkan berat, bahan komposit baru yang dibuat di Laboratorium Nasional Oak Ridge, Departemen Energi, sangat cocok untuk digunakan dalam pencetakan 3D. Lignin adalah produk sampingan dari biorefinery. (Sumber gambar: Laboratorium Nasional Oak Ridge)

Tidak mudah

Pekerjaan tim bukannya tanpa tantangan, kata para peneliti. Lignin bukanlah bahan yang mudah digunakan untuk bekerja; mudah dikunyah dan hanya dapat dipanaskan pada suhu tertentu untuk pelunakan dan ekstrusi dari nosel pencetakan 3D. Ini karena paparan panas yang lama secara dramatis meningkatkan viskositas lignin, membuatnya terlalu tebal untuk ekstrusi yang bermanfaat, kata mereka.

Tim menemukan keberhasilan dalam mengembangkan komposit untuk pencetakan 3D dengan menggabungkan lignin dengan nilon. Sangat mengejutkan mereka, kombinasi ini meningkatkan kekakuan suhu kamar komposit sementara mengurangi viskositas lelehnya, Amit Naskar, pemimpin proyek tersebut, mengatakan.

Selain itu, bahan lignin-nilon memiliki kekuatan tarik yang mirip dengan nilon saja dan viskositas yang lebih rendah, pada kenyataannya, daripada polimer pencetakan 3D seperti ABS konvensional atau polistiren berdampak tinggi, katanya.

Hamburan Neutron

Untuk memahami mengapa kombinasi bahan bereaksi seperti itu, para ilmuwan mempelajari struktur molekulnya dengan melakukan hamburan neutron di Reaktor Isotop Fluks Tinggi dan menggunakan mikroskop canggih di Pusat Ilmu Bahan Nanofase di ORNL. Apa yang mereka temukan adalah bahwa kombinasi lignin dan nilon “tampaknya memiliki efek pelumasan atau plastisisasi pada komposit,” kata Naskar.

Memang, dengan mempelajari karakteristik struktural, tim dapat meningkatkan kemampuan cetak 3D materi, kata ORNL’s Ngoc Nguyen, kolaborator lain pada proyek tersebut.

Secara khusus, mereka dicampur dalam persentase lignin yang lebih tinggi — 40 hingga 50 persen beratnya — 4 hingga 16 persen serat karbon. Persentase lignin merupakan pencapaian baru dalam pencarian pencetakan berbasis lignin, kata Nguyen. Hasilnya adalah komposit yang lebih mudah panas, mengalir lebih cepat untuk pencetakan lebih cepat, dan menghasilkan produk yang lebih kuat, kata para peneliti.

Tim ORNL memiliki hak paten yang tertunda pada komposit lignin-nilonnya, dan berencana untuk melanjutkan pekerjaannya untuk memperbaiki bahan tersebut dan menemukan cara lain untuk memprosesnya, kata para peneliti.

Elizabeth Montalbano adalah penulis lepas yang telah menulis tentang teknologi dan budaya selama 20 tahun. Dia telah hidup dan bekerja sebagai jurnalis profesional di Phoenix, San Francisco dan New York City. Di waktu luangnya, ia menikmati berselancar, bepergian, musik, yoga, dan memasak. Dia saat ini tinggal di sebuah desa di pantai barat daya Portugal.