Mısır demleme liköründen elde edilen sürdürülebilir bir alev geciktirici

Bazı fosfor bileşikleri yangınları bastırmada oldukça etkilidir, bu nedenle alev geciktiricilerde yaygın olarak kullanılırlar. Ancak fosfor sınırlı bir kaynaktır. Tahminler önümüzdeki 50-300 yıl içinde tükenebileceğini gösteriyor. Bu nedenle ScaleAmP projesinin bir parçası olarak bir araştırma ekibi, nişasta üretiminin bir yan ürünü olan mısır demleme liköründen fosfor çıkarmak için çalışıyor.

Ekip, Fraunhofer Ahşap Araştırma Enstitüsü, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI ve Fraunhofer Uygulamalı Polimer Araştırma Enstitüsü’nden (IAP) araştırmacıları bir araya getiriyor. Ortaklarıyla birlikte, ahşap-plastik kompozitlerde (WPC’ler) ve diğer biyomateryallerde kullanılmak üzere bir alev geciktirici geliştirmek için mısır demleme likörü kullanıyorlar. Çalışmaları dergide yayınlandı RSC Sürdürülebilirliği.

Fitat olarak da bilinen mısır demleme liköründen ekstrakte edilebilen fitik asit, doğal bir fosfor kaynağıdır. Mısır, buğday kepeği, soya fasulyesi ve pirinç gibi bitkilerde büyük miktarlarda bulunur.

Fraunhofer WKI’de araştırma bilimcisi olan Matthias Bischoff, “Ticari halojenli alev geciktiriciler son derece etkilidir, ancak aynı zamanda toksik ve çevreye zararlıdırlar. İklimin korunmasına yardımcı olmak ve düzenleyici gereklilikleri karşılamak için endüstri, sürdürülebilir fosfor bazlı alev geciktiricilere geçişini hızlandırıyor” diyor. “Mısır demleme liköründeki fitik asidi alev geciktiricilerde aktif madde olarak kullanarak ve alev geciktiriciyi teknik ölçekte üretmek için uygun maliyetli bir süreç geliştirerek bu eğilimi destekliyoruz.”

Araştırma ortakları, inşaatta, otomotiv ve mobilya endüstrilerinde kullanılan ahşap-plastik kompozit malzemeyi kullanarak potansiyel uygulamaları ve alev geciktirici özellikleri ortaya koyuyor.

Yüksek fosfor içeriği sayesinde fitik asit, özellikle amonyum fitatlar formunda alev geciktirici olarak güçlü bir potansiyele sahiptir. Molekül ısıtıldığında, yangının oksijen kaynağını kesen yalıtkan bir karbon tabakası oluşturur. Bununla birlikte, etkili alev geciktiricilik için fitik asidin fosfor ile sinerjistik bir bileşik oluşturması için bir nitrojen kaynağına ihtiyacı vardır. Saf fitik asit etkisizdir ve pH değeri çok düşüktür, bu da onu çoğu malzemeyle uyumsuz hale getirir.

Fitik asidin sürdürülebilir ekstraksiyonu

Araştırmacıların karşılaştığı zorluklardan biri, suda yüksek oranda çözünür olan fitik asidi saflaştırmak için etkili, uygun maliyetli bir süreç geliştirmekti. Fraunhofer IAP araştırmacıları bir dizi basit prosedür adımını kullanarak fitik asidi başarıyla çıkardı. Katıları sıvılardan ayırarak ve pH’ı ayarlayarak, mısır ıslatma sıvısının ana bileşenleri olan proteinleri ve organik asitleri ayırdılar. Bir diğer zorluk, alev geciktirici performansı değerlendirmek için hangi aminlerin fitik asitle en iyi şekilde çalıştığını belirlemekti. Bunu yapmak için Bischoff ve Fraunhofer WKI’daki ekibi 20’den fazla farklı amin üzerinde çalıştı.

Biyo bazlı alev geciktiriciler ticari olarak temin edilebilen, sürdürülebilir olmayan ürünlerle rekabet edebilir

Elde edilen amonyum fitatlar WPC test numuneleri halinde birleştirildi. Farklı amonyum fitat formülasyonlarının farklı oranlardaki alev geciktirici performansını değerlendirmek için araştırmacılar, UL 94 yanıcılık testi ve sınırlayıcı oksijen indeksi testi gibi standart testler gerçekleştirdiler. Daha sonra çeşitli amonyum fitat formülasyonlarının etkinliğini değerlendirmek için WPC örneklerini karşılaştırdılar. Sonuç, test edilen en iyi amonyum fitat formülasyonunun, ticari olarak temin edilebilen referans ürünle karşılaştırılabilir alev geciktirici performans sağlamasıydı.

Fraunhofer araştırmacıları şu ana kadar 1 kilogram ölçeğinde fitik asit elde ediyorlardı. Bir sonraki adım, üretimi 100 kilograma çıkarmak olacak. Ayrıca, pirinç veya buğday gibi mısır ıslatma likörünün ötesinde ek hammaddelerden yararlanmayı ve saflaştırma sürecini daha da iyileştirmeyi planlıyorlar. Bischoff, “Endüstriyel ölçekte kullanım potansiyeli, güvenilir tedarik, işleme kolaylığı, alev geciktirici performans ve fiyat kombinasyonuna bağlıdır” diyor.