Biofiller da lolla di riso per compositi polimerici

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1 Progetto RiceRes Biofiller da lolla di riso per compositi polimerici Fabio Bertini Istituto per lo Studio delle Macromolecole CNR

2 Progetto RiceRes RiceRes From waste to resource: an integrated valorization of the rice productive chain residues Hulling Milling Sbiancatura 1 tonn Lolla Pula Paglia 200 kg 70 kg tonn

3 Lolla di riso La lolla è un materiale di scarto della lavorazione del riso. La produzione mondiale annuale di riso è di 729 milioni di tonnellate, da cui derivano 150 milioni di tonnellate di lolla (report FAO 2015). Composizione media: 35% cellulosa, 25% emicellulosa, 20% lignina, 20% inorganico (silice e metalli in tracce). Utilizzi: come lettiera per animali, fertilizzante organico per i terreni agricoli, nella produzione della birra artigianale o come biocombustibile (potere calorifico 14 MJ/Kg). Bruciata all aria aperta nei paesi in via di sviluppo.

4 Lolla macinata Biofiller da Lolla di riso Silice Lolla degradata Lignina

5 weignt (%) Lignina da Lolla di riso Acidolysis lignin (AL) The acidolysis isolation method was performed in a solution 0.1 M HCl of dioxane and water (9:1) at 88 ºC for 2 h. Alkaline enzymatic lignin (AEL) The alkaline enzymatic method was performed in 0.2 M Na at 90 ºC for 4 h followed by an enzymatic hydrolysis TGA (N 2 ) Temperature ( C) LIGNINA Polimero molto abbondante in natura, Amorfo Peso molecolare variabile, polidisperso Struttura chimica complessa ed irregolare contenente gruppi metossilici ( OCH 3 ), fenolici, aldeidi terminali, gruppi alifatici (in alcuni casi esterificati con alcuni acidi)

6 Eterogeneità Lignina (P-) H 3 CO (G-) H 3 CO OCH 3 (S-) Alcol p-cumarilico Alcol coniferilico Alcol sinapilico Hardwood (angiosperme) Softwood (gimnosperme) Herbaceous (piante annuali) La quantità e la composizione della lignina (unità p-idrossifenilica, guaiacilica e siringilica) variano da specie a specie 15-25% 25-35% < 20% G- (50%) + S- (50%) G- (> 90%) P- + G- + S- Kraft Sulphite Soda Organosolv Hydrolysis Ionic liquid Ash % Moisture % Carbohydrates % Sulphur % <1 1.5 Molecular weight (up to 25000) (up to ) (up to 15000) Polydispersity Industrial industrial industrial pilot pilot lab

7 Compositi Polipropilene-Lignina TGA atmosfera ossidativa Cono calorimetro T2%( C) Tmr ( C) PP PP/L 95/ PP/L 85/ Lignin RHR (kw/m 2 ) t ign (sec) t (sec) PP PP/L 85/ PP/L/APP 80/14/ PP/L/PVA 80/14/

8 kj/g weignt (%) W/g Lignina come additivo di (bio)polimeri Comportamento termico lignina PLA-Lignina test combustione Char Residue 33-38% Temperature ( C) Basic idea is to make an intumescent polymer with the highest % of bio-based ingredient. Char Former: Lignin (Keratin, Cellulose) Experimental Theoretical 0 10 L % 20 Total heat of combustion 0 10 L % 20 pentaeritritolo

9 I (a.u.) Silice da lolla di riso 15 settembre WAXD q

10 Degradazione controllata lolla di riso La degradazione è stata effettuata in un forno a muffola La lolla è stata trattata mediante step successivi a temperatura e tempi variabili. Sono stati preparati vari lotti di lolla degradata, di diversa composizione. Lolla1 Lolla5 Rice Husk Ash

11 Istituto per lo Studio delle Macromolecole (ISMAC) -CNR Grazie per l attenzione Dr. Fabio Bertini CNR ISMAC Via A. Corti, MILANO Tel bertini@ismac.cnr.it