Purification and wet spinning of cellulose generated from sugarbeets

Aerogel fibers consist of up to 99.9% of air which leads to outstanding insulation proper-ties for e.g. house construction. The simple use of aerogel fibers as wallpaper could lead to 25% energy savings. According to calculations of Advanced Manufacturing Office, energy savings of 1% saves 7500 million gallons of gasoline every year in the USA which equals, depending on the oil price, more than 18 billon USD.
In this KIEM project, the cellulose purity needed to be able to spin cellulose into a fila-ment for aerogel production will be determined. Cellulose is the most abundant polymer on the planet. In principle, cellulose-based aerogels could replace petroleum-based and partly toxic polystyrene which is currently used for insulation purposes and which leads to toxic waste.
The cellulosic starting material is generated via the “Beta process” as developed by a company called DSD. The “Beta process” offers an efficient way of generating ethanol from sugar beets. The by-product of that process contains cellulose, pectines and hemi-cellulose. To be able to use this mixture for wet spinning, this mixture needs to be puri-fied.
Researchers and students from Zuyd University of Applied Sciences will, in collabora-tion with DSD, pursue the purification of the waste stream material in the labs of the Centre of Expertise CHILL. Next, the obtained cellulose grades will be processed as spinning dope in a wet spinning process on lab scale with up to 60 ml per batch at AMI-BM. The results will be used as feedback for the purification process.
Several possible partners such as DSD, ACRRES (Application Center for Renewable Resources), Technoforce (extraction), Greenfields (fermentation) and VAM (washing in-stallations) show high interest for the up-scaling of the process and for the validation and implementation in the built environment, showing the feasibility a follow-up project.

Eindrapportage

Aerogels bestaan voor 99,9% uit lucht waardoor ze uitstekende isolerende eigenschappen bezitten. Cellulose gebaseerde aerogels kunnen de bestaande olie gebaseerde aerogelen vervangen. Binnen dit project is gekeken of het mogelijk is om een aerogel te produceren uit cellulose afkomstig uit een afvalstroom van het “Betaprocess” (productie Bio-ethanol uit suikerbieten).
Hiervoor zijn de parameters onderzocht voor het spinnen van aerogels uit puur celluose. Parellel hieraan is bekeken of het mogelijk is om de cellulose uit de afvalstroom, bestaande uit voornamelijk cellulose, pectines en hemicellulose, op te zuiveren.
Dit heeft uiteindelijk geresulteerd in een basis protocol om cellulose te kunnen spinnen tot een vezel en een protocol om voldoende zuiver cellulose uit de afvalstroom te krijgen.
Vervolg stappen zijn het spinnen van een aerogel met ‘zuiver’ commercieel verkrijgbaar cellulose en met het cellulose verkregen uit de afvalstroom van het Betaprocess.
Tegelijkertijd wordt gekeken naar het opschalen van het zuiveringsproces om te komen tot een commercieel haalbaar proces.