Engineering forestry by-products into sustainable materials for adsorption and water treatment

Abstract

With the rising levels of industrial and human water pollution, the current wastewater treatment technologies fail to effectively eradicate all of these pollutants. This has caused a search for new sustainable and renewable water treatment methods. This literature review offers an extensive outlook on the adaption of wood-based adsorbents in wastewater treatment, collected as wastes from the forest industry. Studies from the past 10 years were used as the source material for this literature review. The main focus point is on the chemical and physical structure of forestry by-products and the processing strategies used to transform them into functional adsorbents. The by-products of forestry are an affordable and abundant resource, filled with active sites that serve as binder agents in water treatment. Modern processing strategies such as 3D printing and electrospinning offer unique methods of producing complex and highly porous monolithic structures, increasing the efficiency of the adsorbents. Researching the optimal pretreatment procedures as well as optimizing the shape of the adsorbent plays a key role in their functionality. Improvements to pre-existing processing strategies, such as 4D printing and smart materials needs to be included in future studies.

Teollisuuden ja ihmisten aiheuttamat ympäristöhaitat lisäävät jäteveden saastumista. Nykyaikaiset vedenpuhdistusmenetelmät eivät poista tehokkaasti kaikkia saasteita, mikä on nostanut kiinnostusta uusien, kestävien ja uusiutuvien ratkaisujen kehittämiseen. Tässä kirjallisuuskatsauksessa tutkitaan metsäteollisuuden sivutuotteista kehiteltyjen adsorbenttien potentiaalia vedenpuhdistuksessa. Tutkimuksia viimeisen 10 vuoden ajalta on käytetty lähteenä tämän tutkimuksen kirjoittamisessa. Keskipisteenä on metsäteollisuuden sivutuotteiden fysikaalinen ja kemiallinen koostumus sekä valmistusmenetelmät, joilla niistä valmistetaan adsorbentteja. Metsäteollisuuden sivutuotteet ovat edullisia ja runsaasti esiintyviä luonnonvaroja täynnä funktionaalisia ryhmiä, jotka toimivat sitovina komponentteina vedenpuhdistuksessa. Modernit valmistusmenetelmät, kuten 3D tulostus ja sähkökehruu ovat ainutlaatuisia menetelmiä tuottamaan komplekseja ja huokoisia rakennelmia. Nämä menetelmät lisäävät adsorbenttien tehokkuutta. Optimaalisten esikäsittelyvaiheiden ja adsorbenttien muodon tutkiminen ovat avaintekijöitä puupohjaisten adsorbenttien toimivuuteen. Lisäksi näiden prosessien parantaminen esimerkiksi 4D tulostuksella ja älykkäillä materiaaleilla tulisi olla osana tulevia tutkimuksia