李薇和林蕎打定主意用秸稈做文章後,倆人就跟釘在了實驗室和農場的加工棚裡似的,一天到晚琢磨著怎麼把秸稈變成能用的包膜材料。之前算過一筆賬,純殼聚糖做包膜,一噸化肥的包膜成本就要三千多,換成秸稈纖維素,成本能直接砍半,可這“變廢為寶”的活兒,真幹起來才知道有多不容易。
沈硯舟幫著從附近村莊收了三大車玉米秸稈,堆在農場的空地上,金燦燦的一大片。農民們聽說秸稈能賣錢,都樂意送過來,有的大爺拉著沈硯舟說:“以前這秸稈要麼燒了,要麼爛在地裡,還汙染空氣,現在能換錢,真是幫了我們大忙!” 沈硯舟按每斤一毛錢的價格收,一車秸稈才幾十塊錢,比買殼聚糖便宜太多了。
可剛一開始處理秸稈,倆人就犯了難。秸稈上沾著泥土、枯葉,還有不少玉米鬚,得先清理乾淨。李薇和林蕎帶著手套,蹲在地上一根一根地撿,把雜質去掉,再切成小段。沒一會兒,倆人的手上就磨出了紅印子,臉上也沾了灰,活像兩隻小花貓。陳陽看著心疼,主動找機械系的同學借了臺小型粉碎機,“哐當哐當”地把清理好的秸稈打成了細粉末,省了倆人不少力氣。
接下來是提取纖維素。李薇查資料說,秸稈裡的纖維素藏在木質素和半纖維素裡,得用鹼水把這些雜質去掉。倆人找了個大鐵鍋,按比例兌了鹼水,把秸稈粉末倒進去,架起柴火慢慢煮。柴火噼裡啪啦地燒著,鍋裡的水咕嘟咕嘟冒泡,一股淡淡的草木味混著鹼水味飄了出來。
“得煮夠兩個小時,才能把雜質分解掉。”李薇一邊盯著鍋,一邊時不時攪拌一下,生怕底下的粉末糊了。煮到一個半小時的時候,鍋裡的水變成了深褐色,上面飄著一層泡沫,那是煮出來的木質素。林蕎用濾網把泡沫撇掉,繼續煮。等煮夠時間,倆人把鍋裡的混合物倒進濾網,用清水一遍一遍地衝,直到衝出來的水變清澈,濾網上剩下的就是淡黃色的纖維素粗品。
可這粗品還不行,裡面還有不少細小的雜質,做出來的包膜會不平整。倆人又把粗品放進漂白粉溶液裡泡了半個小時,去掉色素和殘留的雜質,再用清水反覆沖洗,然後放進烘箱裡烘乾。等烘箱門開啟的那一刻,倆人湊過去一看,裡面是細細的白色粉末,摸起來滑溜溜的,跟麵粉似的,這就是純纖維素了。
“總算把纖維素提出來了!”林蕎長舒一口氣,手裡捏著這來之不易的粉末,心裡滿是成就感。可這只是第一步,接下來還要和殼聚糖混合,測試包膜效果。
倆人先按7:3的比例混合,70%的纖維素加30%的殼聚糖,再加入5%的澱粉增加柔韌性,2%的奈米黏土填充縫隙。按照之前的工藝,調成包膜液,裹在化肥顆粒上,70℃低溫烘乾。等樣品做好,倆人迫不及待地做了測試,結果卻讓人失望——包膜雖然看起來平整,但一捏就碎,柔韌性太差,放在模擬土壤裡才十天,養分就釋放了60%,根本達不到60天的緩釋要求。
“比例不對,纖維素太多,殼聚糖太少,包膜的韌性不夠。”李薇拿著碎掉的包膜顆粒,分析道,“殼聚糖能增加粘性和韌性,纖維素雖然便宜,但太脆,得多加點殼聚糖。”
倆人又調整比例,改成6:4,60%的纖維素加40%的殼聚糖。這次做出來的包膜,柔韌性好了不少,捏起來不容易碎,但緩釋效果還是差了點,30天養分釋放率達到了70%,比純殼聚糖的高了10%。
“再加點殼聚糖試試。”林蕎說。倆人又改成5:5的比例,這次包膜的韌性和緩釋效果都接近純殼聚糖了,但成本只降了30%,還沒達到預期。“能不能再少加點殼聚糖,又不影響效果?”林蕎琢磨著。
倆人又試著在5:5的比例裡,多加點澱粉和奈米黏土,澱粉能增加粘性,奈米黏土能填充縫隙,增強密封性。這次做出來的樣品,包膜表面光滑,柔韌性好,捏不碎,放在模擬土壤裡測試,30天養分釋放率55%,45天78%,60天達到86%,和純殼聚糖包膜的效果幾乎一樣!
倆人興奮地跳了起來,趕緊核算成本。之前純殼聚糖包膜,一噸化肥的包膜材料成本3200元,現在用5:5的纖維素和殼聚糖混合,再加上澱粉和奈米黏土,一噸包膜材料成本只要1600元,整整降低了50%!折算到每斤化肥上,成本從1.2元降到了0.6元,只比普通化肥貴2毛錢。
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