2023-02-23 ワシントン州立大学(WSU)
◆この研究は、特に空気の質が非常に悪い地域で、より良い空気清浄機の開発につながる可能性があります。ワシントン州立大学の技術者たちは、このバイオベースフィルターの材料の設計と試験について、Separation and Purification Technology誌に報告しています。
◆WSUの研究者たちは、トウモロコシのタンパク質繊維から、より環境に優しいエアフィルターを開発しました。このフィルターは、市販のHEPAフィルターと同様に小粒子状物質を99.5％、ホルムアルデヒドを87％同時に捕捉することができ、この種の有害物質のために特別に設計されたエアフィルターよりも高い性能を発揮します。
◆また、トウモロコシのタンパク質は疎水性であるため、水をはじき、マスクの中のような湿った環境でも機能する可能性があります。
◆トウモロコシのたんぱく質に含まれるアミノ酸は、官能基と呼ばれるものです。タンパク質の表面に露出すると、この官能基が複数の手のように作用し、有毒な化学分子をつかむ。研究者たちは、タンパク質の表面に官能基を露出させ、それがホルムアルデヒドをつかむことを実証した。研究チームは、タンパク質をさらに再編成することで、空気中のさまざまな化学物質をつかむことができる触手のような官能基を開発することができると考えている。
◆また、開発した3次元構造は、研究チームが以前に開発したタンパク質の薄膜よりも、簡便な製造方法として期待できる。研究チームは、少量のポリビニルアルコールという化学物質を用いて、ナノファイバーを接着し、軽量の発泡体のような素材に仕上げた。
＜関連情報＞
- https://news.wsu.edu/press-release/2023/02/23/novel-air-filter-captures-wide-variety-of-pollutants/
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1383586623000874
ホルムアルデヒドと粒子状汚染物質に対して特徴的なろ過能力を持つタンパク質エアロゲル A protein aerogel with distinctive filtration capabilities for formaldehyde and particulate pollutants
Shengnan Lin, Xuewei Fu, Ming Luo, Wei-Hong Zhong
Separation and Purification Technology Available online 13 January 2023
DOI:https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.123179
Highlights
- •A zein nanofibrous aerogel, as a 3D air filter with environmental-friendliness and multi-functionalities, is first-time fabricated.
- •Small amount of polyvinyl alcohol is added to “glue” dispersed zein nanofibers to form the 3D network aerogels.
- •The optimal zein aerogel sample presents extraordinarily high formaldehyde and high particulate efficiencies filtration efficiency at a low pressure drop.
Abstract
Natural protein air filters are not only promising to resolve environmental issues caused by petroleum-based materials, but also may display multi-functional filtration capabilities. To achieve the high filtration performance, there is a pressing need to rationally design the architecture of the filtering materials. In this study, zein (corn protein) nanofibrous aerogels (ZNAs) with controlled structures are fabricated for effectively capturing particulate matter (PM) and gaseous toxic chemicals (such as formaldehyde (HCHO)). Small amount of polyvinyl alcohol (PVA, 0.5–2.0 wt%) is added to “glue” dispersed zein nanofibers to form the 3D network aerogels. It is revealed that all the ZNA samples exhibit excellent efficiencies for capturing both particulate matter (PM) and HCHO (up to 89.75%), and the one with 1.5 wt% PVA (ZNA-1.5) presents the optimal filtration performances including filtering 98.80% of PM0.3 and 99.52% of PM2.5 as well as 87.41% of HCHO at a low pressure drop. Furthermore, filtration performances for both HCHO and PM2.5 of ZNA-1.5 are also very distinctive in comparison with that of typical commercial filters as well as reported bio and non-bio filters. Significantly, ZNA-1.5 delivers the similar high efficiency of PM2.5 to that of high efficiency particulate air filter (HEPA) as well as higher HCHO efficiency than commercial activated carbon air filter, a specially designed chemical air filter for capturing toxic chemicals in air. This work provides a new route to fabricating environmental-friendly and multi-functional air filters made of abundant natural biomass for broad applications.
