Απόβλητα της βιομηχανίας χαρτιού μεταμορφώνονται σε οικολογικό υλικό για τηλεοράσεις και smartphones

Απορρίμματα ξύλου μεταμορφώνονται σε φωτεινό υλικό για οθόνες τηλεοράσεων και κινητών, χάρη σε μια εντυπωσιακή ανακάλυψη ερευνητών από το Πανεπιστήμιο Yale και το Nottingham Trent. Η νέα αυτή τεχνολογία υπόσχεται να μειώσει τη χρήση τοξικών μετάλλων και ρυπογόνων διαδικασιών, ανοίγοντας τον δρόμο για μια πιο βιώσιμη ηλεκτρονική βιομηχανία.

Η ομάδα αξιοποίησε λιγνίνη, μια φυσική ουσία που βρίσκεται στα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών και λειτουργεί ως «κόλλα» που συγκρατεί τις ίνες του ξύλου. Η λιγνίνη είναι, επίσης, σημαντικό παραπροϊόν της βιομηχανίας χαρτιού και ξυλείας -παράγεται σε τεράστιες ποσότητες και συχνά καταλήγει στα απόβλητα. Οι ερευνητές είδαν σε αυτήν μια ανεκμετάλλευτη ευκαιρία: να τη μετατρέψουν σε ένα φιλικό προς το περιβάλλον υλικό ικανό να αντικαταστήσει τις σημερινές, επιβαρυντικές για τον πλανήτη πρώτες ύλες.

Τα υλικά που εκπέμπουν φως -τα λεγόμενα φωσφορίζοντα στερεά- αποτελούν τη βάση πολλών σύγχρονων τεχνολογιών, από τις οθόνες τηλεοράσεων και κινητών μέχρι αισθητήρες, μελάνια ασφαλείας και ιατρικά όργανα. Ωστόσο, τα περισσότερα από αυτά βασίζονται σε τοξικά μέταλλα, όπως το κάδμιο και το ίνδιο, και απαιτούν πολύπλοκες, ενεργοβόρες διαδικασίες παραγωγής που επιβαρύνουν σημαντικά το περιβάλλον.

Ο στόχος των ερευνητών ήταν να δημιουργήσουν μια πράσινη εναλλακτική: υλικά που θα λάμπουν χωρίς να περιέχουν μέταλλα και χωρίς να απαιτούν επικίνδυνες χημικές διεργασίες. Όπως εξήγησε ο Δρ. Darren Lee από το Nottingham Trent, «καταφέραμε όχι μόνο να απλοποιήσουμε τη σύνθεση αυτών των υλικών, αλλά και να αξιοποιήσουμε άφθονες ροές αποβλήτων, παράγοντας ασφαλέστερα και πιο ρυθμιζόμενα υλικά».

Το νέο υλικό, σύμφωνα με το interestingengineering.com, δημιουργείται αναμειγνύοντας λιγνίνη με ιστιδίνη, ένα φυσικό αμινοξύ. Το αποτέλεσμα είναι ένα στερεό που φωσφορίζει όταν εκτίθεται σε υπεριώδες φως και παρουσιάζει ιδιότητες που μπορούν να ρυθμιστούν ανάλογα με τις ανάγκες. Σημαντικό είναι ότι η παρασκευή του απαιτεί μόνο πράσινους διαλύτες, όπως νερό και ακετόνη -μια διαδικασία απλή, καθαρή και με ελάχιστο περιβαλλοντικό αποτύπωμα.

Η «μαγεία» πίσω από τη λάμψη του υλικού κρύβεται σε μια φυσική διαδικασία που ονομάζεται Μεταφορά Πρωτονίων σε Ενεργοποιημένη Κατάσταση (ESPT). Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι «φαινολικές ομάδες» της λιγνίνης απορροφούν το υπεριώδες φως και στη συνέχεια το επανεκπέμπουν ως ορατό φως, χάρη στην αλληλεπίδρασή τους με την ιστιδίνη. Ορισμένα δείγματα, μάλιστα, συνέχισαν να λάμπουν ακόμη και μετά την απομάκρυνση της πηγής φωτός.

«Το εντυπωσιακό είναι ότι οι φυσικές φαινολικές δομές της λιγνίνης μπορούν εγγενώς να υποστηρίξουν αυτή τη φωτοοξέωση», εξηγεί ο Δρ. Ho-Yin Tse από το Yale. «Έτσι, πετυχαίνουμε φωτεινά, σταθερά υλικά χωρίς την ανάγκη για μέταλλα».

Η ανακάλυψη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Chem, θεωρείται ένα σημαντικό βήμα προς μια πιο βιώσιμη ηλεκτρονική βιομηχανία. Αν οι εφαρμογές της επεκταθούν, θα μπορούσε να αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο κατασκευάζονται οι οθόνες και οι φωτεινές συσκευές του μέλλοντος -μετατρέποντας τα «απορρίμματα» των δασών σε πηγή φωτός για έναν πιο πράσινο κόσμο.

*Η έρευνα έχει δημοσιευθεί στην εφημερίδα Chem