2019 Amoroso L.
Fast production of cellulose nanocrystals by hydrolytic-oxidative microwave-assisted treatment
Amoroso L, Muratore G, Ortenzi MA, Gazzotti S, Limbo S, *Piergiovanni L
In alternativa agli approcci convenzionali considerati ad alto consumo energetico ed impatto ambientale, nel presente lavoro si propone un procedimento innovativo per la produzione di nanocristalli di callulosa (CNCs) che prevede l’impiego di ammonio persolfato (APS) e di un sistema di riscaldamento a microonde, all’interno di un reattore in condizioni pressurizzate. L'obiettivo era ottimizzare la procedura idrolitico-ossidativa, brevettata (US 8.900.706), sostituendo il prolungato riscaldamento convenzionale con un processo più rapido e più sostenibile, che potrebbe consentire la produzione su scala industriale del nanomateriale, evitando gli inconvenienti della tecnica nota. Il processo assistito da microonde è stato eseguito secondo diversi programmi tempo-temperatura, variando il tempo di raggiungimento della temperatura predeterminata di 120 °C (da 5 a 40 min) e il tempo mantenimento della stessa temperatura (da 60 a 90 min), a parità di concentrazione del reattivo e di rapporto in peso materia prima/soluzione idrolitica. Le differenze nella composizione, struttura e morfologia dei nanocristalli, ottenuti con il metodo convenzionale e con quello a microonde, sono state studiate utilizzando tecniche diverse (TEM, FTIR-ATR, DLS, ELS, TgA, XRD), e per ciascun metodo sono state valutate le rese di estrazione. Ottimizzando le variabili del trattamento a microonde, è stato possibile implementare un metodo semplice ed economico per la preparazione rapida dei CNCs, che ha permesso di ottenere nanocristalli di alta qualità, con definiti diametro idrodinamico (150 nm) e potenziale zeta (-0,040 V), comparabili con quelli ottenuti utilizzando il riscaldamento convenzionale, in soli 90 minuti invece delle 16 ore tipicamente richieste dal procedimento convenzionale.
