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Erschienen in: Cellulose 4/2021

08.01.2021 | Communication

Dissolution studies of α-chitin fibers in freezing NaOH(aq)

verfasst von: Georgios Margoutidis, Marcus A. Johns, Francesca M. Kerton

Erschienen in: Cellulose | Ausgabe 4/2021

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Abstract

Our gradual understanding of the capabilities of organic solvent systems has allowed us to realize a rich diversity of valuable polysaccharide applications; however, their industrial scale implementation remains a challenge for the sustainable societies of the next generations. While exploring a systems thinking approach, researchers studying aqueous alkali solutions have shown that the overlooked region of subzero temperatures offers a dynamic driving force for efficient solubilization of natural carbohydrate polymers. Herein, α-chitin fibers of decreasing crystallinities/molecular weights (MW) dissolve rapidly by stirring in cold 19 wt% NaOH(aq) and freezing at − 28 °C. Kinematic viscosity measurements confirm the polymers’ stretched exponential solution dynamics for solubilities > 97% (up to ~ 130 g/L). A preliminary mechanistic hypothesis involves higher diffusion rates of the solvent’s hydrated counter ions for decreasing temperatures. The method was used with subsequent casting to fabricate 5 wt% films from high crystallinity/MW fibers. This proof of concept allows for homogeneous chitin deacetylation as well as for additive-free technology drivers towards sustainable commercial exploitation of abundant natural polysaccharide streams.

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Zurück zum Zitat Harding SE (2005) Analysis of polysaccharides by ultracentrifugation. Size, conformation and interactions in solution. In: Heinze T (ed) Polysaccharides I: structure, characterization and use. Advances in polymer science, vol 186. Springer, Berlin, pp 211–254CrossRef Harding SE (2005) Analysis of polysaccharides by ultracentrifugation. Size, conformation and interactions in solution. In: Heinze T (ed) Polysaccharides I: structure, characterization and use. Advances in polymer science, vol 186. Springer, Berlin, pp 211–254CrossRef
Zurück zum Zitat Phillies GDJ (ed) (2011) Viscosity. In: Phenomenology of polymer solution dynamics. Cambridge University Press, Cambridge, pp 355–396 Phillies GDJ (ed) (2011) Viscosity. In: Phenomenology of polymer solution dynamics. Cambridge University Press, Cambridge, pp 355–396
Zurück zum Zitat Sastry RK, Shrivastava A, Venkateshwarlu G (2015) Assessment of current trends in R&D of chitin-based technologies in agricultural production-consumption systems using patent analytics. J Intellect Prop Rights 20:19–38 Sastry RK, Shrivastava A, Venkateshwarlu G (2015) Assessment of current trends in R&D of chitin-based technologies in agricultural production-consumption systems using patent analytics. J Intellect Prop Rights 20:19–38
Metadaten
Titel
Dissolution studies of α-chitin fibers in freezing NaOH(aq)
verfasst von
Georgios Margoutidis
Marcus A. Johns
Francesca M. Kerton
Publikationsdatum
08.01.2021
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Cellulose / Ausgabe 4/2021
Print ISSN: 0969-0239
Elektronische ISSN: 1572-882X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10570-021-03679-z

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