Väitös, biotuotetekniikka, MSc Sahar Babaeipour

Väitöskirjan nimi: Development of biobased coatings incorporating lignin nanoparticles for packaging and textile applications

Väittelijä: Sahar Babaeipour
Vastaväittäjä:  Assoc. Professor Marc Delgado-Aguilar, University of Girona
Kustos: professori Monika Österberg, Aalto-yliopiston kemian tekniikan korkeakoulu

Biopohjaisten pinnoitteiden kehittäminen ligniininanohiukkasia hyödyntäen pakkaus- ja tekstiilisovelluksiin
Muovien laaja käyttö pakkauksissa ja tekstiileissä on aiheuttanut merkittäviä ympäristöhaasteita niiden fossiilisen alkuperän ja heikon kierrätettävyyden vuoksi. Selluloosapohjaiset materiaalit, kuten paperi, kartonki ja puuvilla, ovat uusiutuvia vaihtoehtoja, mutta niiden kosteudenkestävyys on rajallinen. Tässä väitöskirjassa kehitetään täysin biopohjaisia pinnoitteita, jotka parantavat näiden materiaalien suorituskykyä säilyttäen samalla niiden kierrätettävyyden. Tutkimus keskittyy ligniiniin, joka on merkittävä mutta alihyödynnetty selluteollisuuden sivuvirta, ja tarkastelee sen käyttöä ligniininanohiukkasten muodossa toiminnallisena pinnoitekomponenttina. Tavoitteena oli kehittää yksinkertaisia ja skaalautuvia pinnoiteratkaisuja, jotka soveltuvat sekä pakkaus- että tekstiilisovelluksiin ja tukevat kiertotaloutta.

Työssä kehitettiin kahdenlaisia pinnoitteita: avoimia ja hengittäviä sekä suljettuja barriääripinnoitteita. Avoimet pinnoitteet suunniteltiin tekstiileille, joissa ilmanläpäisevyyden säilyminen on keskeistä. Ne tarjosivat vettä ja likaa hylkiviä sekä antibakteerisia ominaisuuksia heikentämättä kankaan mukavuutta. Suljetut pinnoitteet kehitettiin pakkaussovelluksiin, joissa tarvitaan suojaa hapelta, kosteudelta ja rasvoilta. Ne muodostivat tiiviitä kerroksia, jotka paransivat merkittävästi barriääriominaisuuksia myös kosteissa olosuhteissa.

Ligniininanohiukkasten yhdistäminen selluloosapohjaisiin materiaaleihin vähensi kosteusherkkyyttä ja paransi kaasujen ja nesteiden läpäisyn kestävyyttä. Pinnoitteita voitiin soveltaa sekä tasaisille pinnoille että 3D-muotoilluille kuitupakkauksille skaalautuvilla menetelmillä, kuten ruiskupinnoituksella, ilman että kierrätettävyys heikkeni.

Väitöskirjan keskeinen tulos on monitoimisten, täysin biopohjaisten pinnoitteiden kehittäminen, jotka yhdistävät korkean suorituskyvyn ja kiertotalouden periaatteet sekä edistävät siirtymää kohti kestävää biotaloutta.
 

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aalto-yliopiston riiputussivu.