烤栗子，回收核桃：将节日美食转化为可持续的新材料

欧盟研究人员正在探索如何用难以破碎的坚果壳制造出坚固且可持续的新材料

Notburga Giellinger博士是一位奥地利研究员，专门研究植物材料的结构和组成，他对坚果特别着迷

面对开心果或核桃，她会小心翼翼地打开它，对大自然如何创造出如此坚固的材料感到好奇

位于奥地利维也纳的BOKU自然资源与生命科学大学材料科学副教授Giellinger说：“贝壳太硬了，我总是害怕用牙齿来伤害它们。”Giellinger的主要研究领域之一包括使用拉曼成像技术来研究植物细胞壁中木质素、纤维素和其他生物分子的分布。目的是了解它们的机械性能和功能

在一个名为SCATAPNUT的五年研究项目中，Giellinger和她的团队进行了进一步的调查，发现像开心果和核桃这样的坚果壳含有3D拼图细胞——这些细胞具有独特的连锁结构，类似于拼图块。这有助于它们不同寻常的强度和耐用性

被她的发现所吸引，Giellinger现在正在领导一个名为PUZZLE MATERIALS的项目的进一步研究，该项目正在研究如何用开心果和核桃壳制造用于工业应用的功能材料

拼图细胞的存在意味着坚果壳具有与大麻和木材等植物中常见的纤维不同的特性。Giellinger和她的团队目前正在探索使用坚果壳可以创建哪些类型的新材料，以及使用它们的最佳方法

拼图细胞的特殊特性使它们在转化为可生物降解的生物塑料方面特别有趣

2020年，欧盟通过了一项新的循环经济行动计划，作为欧洲绿色协议的一部分。这包括支持设计减少浪费和环境压力的新材料

Giellinger的提议将利用现有的废料——坚果壳——来制造可能取代塑料的新材料，从而带来双重环境效益

2022年，欧洲平均产生约186.5公斤包装垃圾，现在比以往任何时候都更需要可重复使用和可堆肥的材料。Giellinger希望，由坚果壳制成的材料可以成为欧洲和全球减少塑料废物的众多解决方案之一

她说：“我认为核桃树在未来可能会变得更加重要，因为它们是坚韧、有弹性的树木，木材质量好，坚果健康。”。“我们一直在思考哪些产品在可持续发展的社会中可能变得更重要。”

她的提议也与欧洲的“设计安全和可持续”自愿框架非常契合，该框架旨在指导更安全、更可持续的化学品和材料的创新过程

Giellinger和她的研究团队正在寻找一种可持续的方法来处理废弃的贝壳，这种方法既高效又环保。第一步是将核桃壳溶解在溶剂中，以分离细胞并再生木质素

根据最终产品所需的灵活性，康普茶加工废物或生物反应器中的纤维素也会以不同的体积添加到所得物质中。研究人员正在研究不同的坚果材料选择，包括一种类似皮革的产品和一种更像塑料的产品

与超过100000名依赖Phys.org获取日常见解的订阅者一起探索科学、技术和太空的最新进展。注册我们的免费时事通讯，每天或每周获取重要突破、创新和研究的最新进展

我们的目标是生产可持续、节能、资源节约型和可生物降解的坚果材料，具有低碳和环境足迹，专为包装和纺织行业设计

博库大学的生化和材料科学家Paraskevi Charalambous是研究这一过程的研究团队的一员。她的一个显著贡献包括对低熔点溶剂的研究

目的是找到一种本身可以回收的溶剂，Charalambous承认这是一个挑战

她说：“让我们使用的化学物质恢复到原始状态并不容易。”

自2023年该项目启动以来，已经取得了重大进展，研究人员已经能够生产出几个样品，包括一个坚果皮钱包的样品

这种材料的最大优势，无论是皮革还是塑料，都是可回收和可堆肥的。通常，复合材料——两种具有不同性能的材料的组合——很难回收，因为添加了其他化学物质来调节材料的功能

在这种情况下使用的过程不会这样做，因此产品可以再次溶解并重复使用。Giellinger还表示，如果需要，可以将材料堆肥，尽管她首先提倡再利用和回收

在决定了最佳前进道路后，目标将是将这些新的坚果材料投入生产

Giellinger表示：“下一步将是寻找一些有兴趣的公司。” More information:

• SCATAPNUT
• PUZZLE MATERIALS
• EU circular economy action plan
• EU safe and sustainable by design framework
• EU bio-based products and processes