位於沙烏地阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學 (King Abdullah University of Science and Technology，縮寫KAUST) 的研究者們利用蝦殼、植物提取物和回收塑膠研發了一種能長期維持的薄膜複合膜，有望取代對環境損害更嚴重的常規膜。
從蝦殼而來的薄膜複合膜示意圖 | 參考文獻 [1]
薄膜複合膜 (TCM) 廣泛應用於廢水處理、氣體分離和化工生產等領域，其構造包括一個多孔支撐體，並在其頂部加上一層由奈米尺度的小孔組成的超薄層，使這種膜能夠捕獲分子與微小顆粒，同時允許液體溶劑透過。
大部分薄膜複合膜由來自化石燃料的原材料製成，而其中一些則屬於有毒物質。因此，由 Gyorgy Szekely 帶領的研究小組開始使用綠色材料和工藝重新建造新型薄膜。
該研究小組使用回收塑膠製作了這種多孔支撐物，並在其表面覆蓋上一層從蝦殼中提取的被稱作“殼聚糖”的天然無毒聚合物。沙特國家水產養殖集團 （Naqua）每年生產的大約5萬噸蝦殼廢料則被用於每年產出135噸殼聚糖。
為了將殼聚糖製成奈米孔膜，研究小組使用2,5-呋喃二甲醛 （FDA）交叉連結其聚合物鏈，一種從植物廢棄物中經過綠色加工所提取的分子。研究者們選用從桉樹葉子提取的桉葉油醇作為這一反應的溶劑。他們還使用了一種名為 TMG 的催化劑，而這種催化劑比通常用來加速交叉連結反應的過於刺激的化合物更加環保。
膜表層在掃描電子顯微鏡 (SEM)下的影象，右上角的小圖顯示膜的水接觸角和光學影象 | 參考文獻[2]
Szekely 評論該薄膜時表示：“將大量可利用的廢棄生物質能轉化為類似這種薄膜的增值材料，不僅解決了汙染物排放控制的問題，而且還創造了一種新的增值產品。” 他補充說明，使用廢料也意味著這種新膜的製造成本與生產常規膜所差無幾。
在優化了膜的製備過程之後，研究者們用一種叫做丙酮的溶劑對膜進行了測試，而這種溶劑攜帶不同長度的聚苯乙烯分子和一種叫做甲基苯乙烯二聚體的小分子。
測試結果表示，研究團隊所研發的薄膜複合膜允許丙酮以與常規膜相似的速率流過。研究團隊的成員之一、博士生Cong Yang解釋說道：“它（薄膜複合膜）還可以過濾掉與染料或有效藥物成分大小相當的分子。 因此，這種膜可實際運用於生物醫藥、紡織、製藥和食品工業。”
研究者們最後表示，他們可以透過一種名為 TamiSolve 的無毒溶劑來微調該膜的效能。如今，他們希望能夠與當地的蝦場合作以確保作為原材料的殼聚糖可以持續供應，同時也想要進一步研發工藝技術來擴張薄膜複合膜的生產規模。
參考文獻
[1] Shrimply the best composite membranes. (n.d.). EurekAlert! Retrieved February 15, 2022, from https://www.eurekalert.org/news-releases/941462
[2] Alammar, A., Hardian, R., & Szekely, G. (2022). Upcycling agricultural waste into membranes: From date seed biomass to oil and solvent-resistant nanofiltration. Green Chemistry, 24(1), 365–374. https://doi.org/10.1039/D1GC03410C
編譯：張明宇
編輯：酥魚
排版：尹寧流
研究團隊
通訊作者
Gyorgy Szekely：沙烏地阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學化學工程系助理教授
第一作者Abdulaziz Alammar：英國曼徹斯特大學工程學院化學工程與分析科學系博士生
第二作者Rifan Hardian：沙烏地阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學物理科學與工程部博士後研究員
論文資訊
釋出期刊《綠色化學》Green Chemistry
釋出時間2021年12月3日
論文標題Upcycling agricultural waste into membranes: from date seed biomass to oil and solvent-resistant nanofiltration
（DOI: https://doi.org/10.1039/D1GC03410C）
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