论文标题：Recovery of Vegetable Fibers from Licorice Processing Waste and a Case Study for Their Use in Green Building Products

论文链接：https://www.mdpi.com/2571-8797/7/3/55?n1=43&_utm_from=315ffb84f5

期刊名：Clean Technologies

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近年来，环境污染问题日益严峻，推动了对绿色材料和循环经济的研究。木质纤维素生物质作为可再生资源，尤其是农业废弃物中的木质素和纤维素，成为开发环保材料的重要原料。甘草根作为传统药材和食品添加剂，加工过程中产生大量废弃物（约占原料的80%），其高附加值利用备受关注。现有研究尝试从甘草废料中提取纤维，用于环氧树脂或石膏基复合材料，以促进绿色建筑应用。然而，甘草废料中纤维素含量较低且半纤维素较多，限制了其转化效率。因此，本研究旨在开发一种无需化学试剂的简单方法，从甘草根加工废料中回收植物纤维，以实现完全的生态可持续性，并将这些纤维应用于纤维增强生态材料的生产，为实现废弃物资源化，同时减少环境影响。意大利卡拉布里亚地区的甘草产业规模（年产数百吨）进一步凸显了这项研究的实用价值。

图文摘要

本研究以意大利南部甘草（Glycyrrhiza glabra typica）加工废料提取纤维，并将其用于石膏基复合材料的增强。原料为甘草根经沸水压榨提取黑色汁液后剩余的纤维废弃物，其中包含交织的纤维和残留甘草汁。研究采用梯度温度（25°C、50°C、75°C、100°C）的蒸馏水循环洗涤工艺（废弃物/水比例30g/L），发现100°C水热处理效率最高，仅需5次30分钟的循环即可完全清洁纤维，而75°C则需要7次循环, 低温效率更低。高温可有效去除纤维表面残留的甘草汁及短纤维碎片。洗涤后的纤维经过滤回收、48小时室温干燥和手工梳理后，获得直径100-200μm、长度3-4cm的纯净纤维，提取率约50%。纤维通过扫描电子显微镜（SEM）和微区分析（EDS）表征，显示其表面干净且化学成分为碳和氧，去除了原废料中的镁、磷等杂质。热分析（DSC）证实水洗过程有效去除了甘草汁残留。

表征结果显示，原始废弃物中的纤维被甘草汁粘合，经清洁后纤维表面变得光滑独立。EDS分析证实清洁纤维仅含碳和氧元素，而原始废弃物中还含有钙、硅等杂质。DSC测试表明，清洁纤维消除了329°C处的甘草汁燃烧放热峰，吸水系数也从3.27降至2.35，证实了处理工艺的有效性。将提取的纤维以0%、1.5%、3%的比例添加到石膏基体中制备复合材料，测试其抗弯性能。结果显示，未添加纤维的样品抗弯强度最高但断裂时间短，而添加纤维的样品强度略低但断裂时间显著延长，表明纤维提升了材料的韧性。SEM观察显示，清洁纤维在石膏中分布均匀，与基质结合良好，而废料直接制备的纤维因缠结导致分布不均。研究最终成功制备了30×30×1.5cm的含1.5%清洁纤维的石膏板材，验证了甘草废料纤维在建筑领域的应用潜力，为可持续材料开发提供了新思路。

综上，仅通过水洗处理即可有效回收清洁植物纤维：30分钟的常温水洗循环即可实现良好效果，而提高水温可显著减少清洗次数，其中100°C下五次清洗为最优方案，可获得50%的纤维回收率；所得纤维增强石膏复合材料兼具可持续性与功能性，为工业废弃物的增值利用提供了可行路径。未来研究可拓展至水泥基/聚合物基质等复合材料开发，进一步优化性能与应用。