秸秆变废为宝——3D打印新原料


 



  说到秸秆,大家都不陌生,尤其是农村的娃,基本上每家都有。在科学技术越来越发达的今天,我们常常可以看见田地里遍布废弃的秸秆,秸秆的用途似乎不那么大了。那么反问一句:“它还有可用之处吗?”看辽科大化工学院生物工程2014.1班的李忠奎、王凤鑫、苑凯丽、肖蕴澍4名同学给出的答案:把秸秆变废为宝,和3D打印碰撞出新火花。

  在校第二届大学生创新创业年会上,他们4名同学的模型成品——“厌氧发酵罐”上演了处子秀。我们在现场采访了“3D打印聚合物材料制备”项目负责人李忠奎。他说话贼顺溜,简单几句就概括了他们的研发思路——以秸秆为原料,制备成乳酸;利用乳酸制备PLA(聚乳酸)材料;再用PLA材料,运用3D打印技术,打印一系列能够用于化工领域的新材料和新装置。

  评委老师闻声而来,陆陆续续走到李忠奎面前,听他一边比划一边讲解他们实验的操作流程。问到他们项目的创新点时,李忠奎的回答拔高了分贝,简明地概括了他们的创新点:优化聚乳酸合成实验的步骤和反应条件,每个步骤都使所要的产物产率最大化;利用低成本的秸秆,合成3D打印材料聚乳酸,将3D打印技术应用于化工设备制造,实现定制服务和个性化服务。

  2016年,正读大二的4名同学觉得应该找机会动动手增强实践能力,却又苦于没有好的想法,于是他们找到了化工学院张伟老师。张老师积极鼓励他们花时间去研究实验,果断地提供了自己的“想法”——将秸秆变废为宝,再与3D打印技术相结合,制备化工领域的新材料和新装置。

  就这样,在张伟老师的引领下,他们开始潜心研究,专心实验。

  由于秸秆发酵成乳酸这一步骤很费时,而且现在这一技术已相当发达,所以他们省略了这一过程。但是由乳酸制备聚乳酸(PLA),需要先把乳酸制备成丙交酯,他们就把时间和精力放在了乳酸到丙交酯这一制备过程上,决定采用减压分馏装置制备丙交酯,再由丙交酯开环聚合制备聚乳酸。他们采用对照实验的方法,通过改变实验中温度、真空度、催化剂用量三大主要影响因素,比较丙交酯的产率,用以优化制备聚乳酸的工艺条件,确定最佳的生产条件。4个人齐心协力,挤出每天下午没课的时间,窝在实验室里研究实验。正值寒冬时节,那种一块学习探讨的过程,成了他们温暖彼此的最好时光。“大家性格都挺合拍。做实验需要很长时间,有时候都得晚上9点多才能回寝,好几次都踩着闭寝钟点回去。虽然很辛苦,但却从未想过放弃。”肖蕴澍捋了捋额前的发丝笑着说。

  其实,3D打印早已不是什么新鲜事,关键是3D打印的原料大多是金属、陶瓷、塑料、砂……光是原料的花费已经是一笔大开销了。“所以我们试图用这种更省钱的原料,用秸秆作为聚合物材料制备的原料,而且聚乳酸的使用还能减少农业污染。”李忠奎望着评委老师,坚定的眼神里闪着自信的光芒。

  张伟老师给他们提供打印机,他们做实验的地方就在张伟老师办公室楼下。实验过程中遇到过不去的“坎”时,他们就会立马跑到二楼去咨询张伟老师。有一次,丙交酯不结晶,他们试了很多方法都没用,最后请教老师后,老师给出他的方法。几个人按照张老师的方法试了试,调整了真空度,结果真的结晶了。他们高兴坏了,看到秸秆变废为宝,打印出了新模型,大家觉得所有的辛苦都值了。

  在学校第二届大学生创新创业年会上,该项目取得二等奖的好成绩,而且他们4人现在手上各有一篇论文在撰写中,已经向《广东化工》期刊投稿……
何任曲/文 唐晨/摄