Bio-based wood adhesive derived from brewers spent grain

Bc. Vladislava Muselíková

Master's thesis

Lepidlo na bázi proteinu z použitého pivovarnického mláta

Abstract:

Použité pivovarské mláto je nadbytečný odpadní materiál z procesu při vaření piva, reprezentující přibližně 85 % veškerých vygenerovaných vedlejších produktů, je bohatý jak na celulózové, tak necelulózové polysacharidy a má silný potenciál k recyklaci. Jednou z hlavních složek pivovarského mláta je protein vhodný k extrakci a modifikaci a následnému použití jako lepidlo ve dřevozpracujícím průmyslu. Tato práce se zabývá extrakcí proteinů v zásaditém prostředí a následným síťováním glyoxalem. Zesíťováný protein byl testován ABES metodou, která sloužila k nalezení optimální koncentrace glyoxalu, 20%. Následné upravené standardizované testy na smykovou a ohybovou pevnost (MOE a MOR hodnoty) byly použity pro zjištění hodnot, které byly srovnány s komerčně dostupným PVAc lepidlem. Výsledky smykové zkoušky byly 2,7krát nižší než výsledky pro PVAc, hodnoty ohybových zkoušek byly, na druhou stranu, 1,5krát vyšší. PVAc bylo částečně (z 25 a 50 %) nahrazeno proteinovým lepidlem a výsledky ukázaly, že extrahované lepidlo je možné použít jako částečná náhrada ke snížení ekologického dopadu PVAc lepidla.

Abstract:

Brewers spent grain (BSG) is an abundant waste material from the brewing process, representing approximately 85% of total by-products generated, is rich in cellulose and non-cellulosic polysaccharides and has a strong potential to be recycled. One of the main components of the BSG is protein, which has a potential to be extracted, modified and used as an adhesive for the woodworking adhesive. This work deals with the protein extraction through alkali treatment and its subsequent modification, crosslinking with glyoxal. The crosslinked adhesive was tested through ABES method to find, that ideal content of glyoxal is 20%. Subsequent adjusted standard tests for the lap shear strength and bend strength (MOE and MOR values) were used to compare its values to commercially available PVAc adhesive. The lap shear strength results were 2,7 times lower to PVAc, the bend strength values were, on the other hand, 1,5 times higher. The PVAc was partially replaced (50 and 25%) by the protein adhesive showing that the extracted adhesive could serve as a partial replacement to lower the ecological impact of the PVAc adhesive.

Keywords

pivovarnické mláto, dřevařské lepidlo, protein, glyoxal, síťování, modifikace, překližka, ohybová pevnost, smyková pevnost

Keywords

brewers spent grain, wood adhesive, protein, glyoxal, crosslinking, BSG, modification, plywood, bend strength, lap shear strength

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: prof. Dr. Rupert Wimmer

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Master programme / field:
Wood-Working Engineering / Wood engineering