शोधकर्ताओं ने लकड़ी आधारित बायोप्रोडक्ट लिग्निन को नैनोकणों में परिवर्तित करने के लिए एक त्वरित और आसान तरीका विकसित किया है ताकि कोहरे-रोधी गुणों के साथ स्पष्ट कोटिंग या रंगीन एंटी-रिफ्लेक्टिव सतह बनाई जा सके। यह खोज इस प्रचुर मात्रा में अपशिष्ट उत्पाद को चश्मे से लेकर कार की खिड़कियों तक के अनुप्रयोगों में उपयोगी सामग्री में बदल देती है।
चक्रीय अर्थव्यवस्था और जलवायु परिवर्तन पर वर्तमान फोकस के साथ, लिग्निन - कार्बनिक पदार्थ जो लकड़ी में कोशिकाओं, फाइबर और कंटेनरों को एक साथ रखता है - को एक आशाजनक नवीकरणीय संसाधन माना जाता है जो जीवाश्म सामग्री की जगह ले सकता है। लेकिन वर्तमान में, लुगदी और कागज उद्योग के इस उप-उत्पाद का पूरी तरह से उपयोग नहीं किया जाता है, लगभग 98% का उपयोग हीटिंग या बिजली उत्पादन के लिए दहन के लिए किया जाता है।
लिग्निन के उपयोग में बाधाओं में से एक यह है कि इसकी जटिल आणविक संरचना इसे तोड़ना मुश्किल बनाती है। अब, फिनलैंड में आल्टो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने लिग्निन को एंटी-फॉग और एंटी-रिफ्लेक्टिव गुणों के साथ जैव-आधारित स्पष्ट कोटिंग में परिवर्तित करने की एक विधि विकसित की है।
लिग्निन नैनोकण (एलएनपी) हाइड्रोफिलिक हैं और बनावट बनाने के लिए उपयुक्त हैं, जो उन्हें ऑप्टिकल अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाते हैं, विशेष रूप से उन लोगों के लिए जिन्हें एंटी-फॉग गुणों की आवश्यकता होती है। हालाँकि, इस उपयोग को प्राप्त करने में एक समस्या कणों की अपारदर्शिता पर काबू पाना है, जिसके लिए फिल्म की मोटाई के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
वर्तमान अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने अपारदर्शिता की समस्या को दूर करने के लिए एलएनपी के आकार को कम करने पर ध्यान दिया, क्योंकि छोटे कणों में बादल छाने की संभावना कम होती है और वे प्रकाश को अधिक समान रूप से बिखेरते हैं।
अध्ययन के पहले लेखक अलेक्जेंडर हेन ने कहा, "ऑप्टिकल कोटिंग्स को पारदर्शी होना आवश्यक है, लेकिन अभी तक लिग्निन कणों की काफी पतली फिल्में भी दिखाई दे रही हैं।" "हम जानते हैं कि छोटे कण कम गंदे दिखते हैं, इसलिए मैं देखना चाहता था कि क्या हम कण के आकार को न्यूनतम करके अदृश्य कण फिल्में बना सकते हैं।"
कण आकार को कम करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एसिटिलेशन के माध्यम से लिग्निन को रासायनिक रूप से संशोधित किया, एक एस्टरीफिकेशन प्रतिक्रिया जो एसिटाइल कार्यात्मक समूहों को कार्बनिक यौगिकों में पेश करती है। प्रतिक्रिया को चलाने के लिए एसिटिक एसिड का उपयोग करना - जिसमें 140°F (60°C) के अपेक्षाकृत कम तापमान पर केवल 10 मिनट लगते हैं - इस प्रक्रिया ने अप्रत्याशित गुणों के साथ अल्ट्रास्मॉल एलएनपी की उच्च सांद्रता उत्पन्न की।
हेन ने कहा, "एसिटिलेटेड लिग्निन से मैंने जो लिग्निन कण बनाए उनमें काफी आश्चर्यजनक गुण थे, जिसने इस शोध के अन्य हिस्सों को बहुत दिलचस्प बना दिया।" "उदाहरण के लिए, फोटोनिक फिल्में बनाने की संभावना पूरी तरह से अप्रत्याशित थी।"
कणों के छोटे आकार ने शोधकर्ताओं को पारदर्शी सबमोनोलेयर्स से लेकर मल्टीलेयर फिल्मों तक परतों की मोटाई और उपस्थिति को नियंत्रित करने की अनुमति दी, जिससे उन्हें प्रकाश की विभिन्न तरंग दैर्ध्य के रंग और अवशोषण को नियंत्रित करने की अनुमति मिली।
उन्होंने पाया कि अल्ट्राथिन स्पष्ट कोटिंग्स पानी की बूंदों के कारण होने वाले प्रकाश के बिखरने को कम करती हैं और निष्कर्ष निकाला कि एसिटिलेटेड लिग्निन स्पष्ट सतहों पर एंटी-फॉग कोटिंग के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त है। इसके अतिरिक्त, कोटिंग को गाढ़ा करके और पतली फिल्मों की कई परतों का उपयोग करके, शोधकर्ता कोटिंग के रंग को नियंत्रित कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप चमकीले पीले, नीले और बैंगनी रंग प्राप्त होते हैं। इन मोटी कोटिंग्स में फोटोनिक गुण भी होते हैं, जिसका अर्थ है कि वे प्रकाश को प्रतिबिंबित करते हैं।
शोधकर्ताओं का कहना है कि एसिटिलेशन प्रतिक्रिया की गति और सरलता और इसकी उच्च उपज का मतलब है कि इसे औद्योगिक स्तर तक बढ़ाया जा सकता है, साथ ही लिग्निन के कार्बन सिंक होने का अतिरिक्त लाभ भी है।
अध्ययन के संबंधित लेखकों में से एक, मोनिका ओस्टरबर्ग ने कहा: "लिग्निन-आधारित उत्पाद कार्बन सिंक के रूप में कार्य करते हुए वाणिज्यिक मूल्य के हो सकते हैं, जो जीवाश्म ईंधन पर वर्तमान निर्भरता को कम करने और CO2 उत्सर्जन को कम करने में मदद करते हैं। इस तरह के उच्च-मूल्य वाले अनुप्रयोग लिग्निन के मूल्य निर्धारण को चलाने के लिए महत्वपूर्ण हैं ताकि हम लिग्निन का उपयोग केवल ईंधन के रूप में न करें।"
यह शोध जर्नल ऑफ केमिकल इंजीनियरिंग में प्रकाशित हुआ था।