Nanoselluloosa vesitekniikan sovelluksissa

Abstract

Tämän työn tavoitteena on tutustua nanoselluloosamateriaaleihin ja niiden käyttöön vedenpuhdistuksessa. Työ on toteutettu kirjallisuuskatsauksena, jossa on tutustuttu viimeaikaisiin tutkimustuloksiin liittyen nanoselluloosaan ja sen käyttöön veden puhdistuksessa.

Selluloosa on kasvien soluseinän pääkomponentti, mikä tekee siitä maailman yleisimmän polymeerin. Raaka-aineena selluloosa on uusiutuvaa, kestävää sekä biohajoavaa. Selluloosasta voidaan eristää nanoselluloosaa kemiallisin ja mekaanisin menetelmin. Lisäksi tietyt bakteerilajikkeet tuottavat nanoselluloosaa. Nanoselluloosamateriaalit voidaan jakaa kolmeen pääryhmään, jotka ovat nanoselluloosakiteet, nanoselluloosafibrillit ja bakteeriselluloosa. Ryhmät erotellaan toisistaan valmistustavan ja ominaisuuksien mukaan sekä ne voivat jakautua edelleen pienempiin alaryhmiin.

Väestönkasvun ja teollistumisen myötä vedenpuhdistuksen tarve kasvaa jatkuvasti. Tehokkaalla ja ympäristöystävällisellä jäteveden käsittelyllä voidaan minimoida ympäristövaikutukset. Nanoselluloosamateriaaleja ja niiden johdannaisia voidaan hyödyntää jäteveden käsittelyssä sekä veden puhdistuksessa. Erilaisia puhdistusmenetelmiä ovat muun muassa adsorptio, membraanierotus, koagulaatio, flokkaus, katalyyttinen erotus ja desinfiointi. Näiden menetelmien avulla kunnallisesta tai teollisesta jätevedestä voidaan poistaa esimerkiksi raskasmetalleja, väriaineita, orgaanisia kiintoaineita, lääkeaineita, bakteereja, viruksia, öljyjä ja suoloja.

Ominaisuuksiensa ansiosta nanoselluloosa on erittäin potentiaalinen materiaali korvaamaan tällä hetkellä jäteveden käsittelyssä käytössä olevia materiaaleja. Pinnan modifioinnin mahdollisuudet lisäävät huomattavasti materiaalin käyttömahdollisuuksia teknillisissä sovelluksissa. Nanoselluloosamateriaalien käyttäminen teollisen mittakaavan vedenpuhdistuksessa on kuitenkin vielä vähäistä ja haasteellista. Aiheeseen liittyvien tutkimusten toivotaan lähitulevaisuudessa ratkaisevan suuren mittakaavan vedenpuhdistuksen liittyvät haasteet.