Polymerskum används i en rad olika funktionella material där de bidrar med kapacitet till, e.g., absorption, dämpning, värme- ljud- eller elektrisk isolering. De polymerer som skummen baseras på tillverkas i nuläget huvudsakligen med fossil olja som råvara och det finns därmed ett behov att att övergå till mer hållbara källor till polymerer avsedda för produktion av skummaterial.

Två naturliga polymerer som uppvisar lovande funktionella egenskaper för extrudering av hållbara biobaserade skum är vetegluten och zein, vilka båda kan erhållas billigt och lätt som biprodukter från jordbruksindustrin. För att dessa skum skall kunna konkurrera med de fossilbaserade produkterna på marknaden måste dock mekaniska egenskaperna fortsatt förbättras i termer av stabilitet och styvhet. I detta sammanhang kan metalljoner som additiv vara av intresse eftersom de tidigare påvisat ha en stabiliserande effekt på proteinbaserade hydrogeler (högre lagringsmodul). En sekundär källa till metalljoner är rödlera (RM), den huvudsakliga avfallsströmmen som genereras vid produktion av aluminiumoxid. Storskalig användning av RM är brådskande eftersom dess ackumulering som avfall utgör ett stort problem både miljömässigt och ekonomiskt. 

Den här studien adresserar de båda utmaningarna relaterade till förbättrandet av proteinskums egenskaper samt utnyttjande av rödlera som en resurs. Resultaten visar att rödlera-baserade additiv inte bidrar till förbättrad mekanisk skumstabilitet i termer av styvhet (låg Young’s modul, E) och kan därmed ej sägas huvudsakligen ha en tvärbindande funktion. Däremot agerar de som multi-funktionella additiv med effekter relaterade till mjukgörare, reducerande/oxiderande agenter, samt även potentiellt inducerande av långa tvärbindningsbryggor baserat på ökning i relativ förlängning (strain) vid dragprovning för skum extruderade med RM i pulverform och gluten. Därmed kan rödlera uppvisa värde som multi-funktionellt additiv vid extrudering av proteinbaserade skum för applikationer där elastisk deformation är viktig, såsom i material med dämpnings- och chockabsorberande egenskaper eller som ett hållbart alternativ till syntetiska gummimaterial.

Polymeric foams are used in a wide variety of functional materials where they provide capacity for, e.g., absorption, cushioning, thermal- sound- or electric insulation. The polymers that make up the foams currently on the market are derived from fossil-oil, and there thus exists a need to transition to more sustainable polymer sources in foam materials production. 

Two natural polymers that show promising functional properties in extrusion of sustainable bio-foams are wheat gluten and zein, both of which can be obtained cheaply and readily as co-products from the agricultural industry. However, to compete with fossil-based foam materials, the mechanical properties of bio-based foams still need to be improved in terms of stability and stiffness. In this context, using metal ions as additives may be of interest as the presence of metal ions have previously been shown to stabilize protein hydrogels (higher storage modulus). A secondary source of metal ions is red mud (RM), the main solid waste stream generated in alumina production. Large-scale RM utilization is increasingly needed as its accumulation in waste disposal sites constitutes a major environmental- as well as economical problem. 

This study addresses the joint challenges of trying to improve protein foam properties and utilizing red mud as a resource. Results show that using red mud-based additives do not yield enhanced foam mechanical stability in terms of stiffness (low Young’s modulus) and can thus not be said to mainly contribute as crosslinking agents. However, they do act as multi-functional additives with effects related to plasticizers, reducing/oxidizing agents, as well as also potentially promoting long crosslinking bridges based on a considerable increase in foam strain when RM powder is extruded with gluten. Thus, red mud may show promise as a multi-functional additive in extrusion of protein-based foams for applications where elastic deformation is required, such as in materials with cushioning- and shock absorption properties or as a more sustainable replacement to synthetic rubber materials.