Пластиковая упаковка для пищевых продуктов составляет значительную долю пластиковых отходов на свалках. Перед лицом растущих экологических проблем исследователи ищут альтернативы биопроизводным.
Теперь ученые из Китайского университета Гонконга (CUHK) разработали съедобный, прозрачный и биоразлагаемый материал со значительным потенциалом для применения в пищевой упаковке. Его работа была опубликована в Журнал науки о продуктах питания и сельском хозяйстве.
Читать далее:
Сильная зависимость от нефтехимических продуктов и неотъемлемая способность пластиковой упаковки к биологическому разложению означают, что они уже давно вносят значительный вклад в загрязнение окружающей среды.
Команда CUHK обратила свое внимание на бактериальную целлюлозу (БЦ), органическое соединение, полученное из определенных типов бактерий, которое привлекло внимание как устойчивое, легкодоступное и нетоксичное решение для широко распространенного использования пластмасс.
Профессор То Нгай с химического факультета CUHK и соответствующий автор исследования объяснили, что впечатляющая прочность на растяжение и высокая универсальность BC являются ключом к его потенциалу.
- Были проведены обширные исследования BC, включая его использование в смарт-упаковке, смарт-пленках и функционализированных материалах, созданных с помощью смешивания, покрытия и других методов;
- Эти исследования демонстрируют потенциал BC в качестве замены одноразовых пластиковых упаковочных материалов, что делает его логичной отправной точкой для исследований;
- «В отличие от целлюлозы, обнаруженной в клеточных стенках растений, ВС может быть получен путем микробной ферментации, что устраняет необходимость сбора деревьев или сельскохозяйственных культур»;
- Нгаи отметил, что в результате «…этот метод производства не способствует вырубке лесов или утрате среды обитания, что делает ВС более устойчивой и экологически чистой альтернативой растительной целлюлозе».
До настоящего времени широкое внедрение БЦ сдерживалось его неблагоприятной чувствительностью к влажности воздуха (гигроскопичностью), что отрицательно сказывается на его физических свойствах.
В статье исследователи представили новый подход к устранению ограничений материалов на основе ВС. Включив определенные соевые белки в каркас и покрыв его маслостойким составом, они успешно создали съедобную, прозрачную и прочную композитную упаковку на основе ВС.
Нгаи отметил, что этот подход имеет высокую осуществимость для масштабирования: «Он не требует особых условий реакции, таких как химические реакции, а скорее простой и практичный метод со смешиванием и нанесением покрытия. Этот подход предлагает многообещающее решение проблемы разработки экологически чистых упаковочных материалов, которые могут заменить одноразовый пластик в больших масштабах».
Исследование показало, что пластиковая альтернатива может полностью разлагаться в течение одного-двух месяцев. В отличие от других пластиков биологического происхождения, таких как полимолочная кислота, для разложения компоста на основе ВС не требуются специальные промышленные условия компостирования.
Нгай объяснил: «Материал, разработанный в ходе этого исследования, полностью съедобен, что делает его безопасным для употребления черепахами и другими морскими животными, не вызывая токсичности в воде в океане».
Исследователи CUHK сейчас изучают направления будущих исследований. Они надеются повысить универсальность модифицированных пленок BC, сделав их пригодными для широкого спектра применений.
В частности, они сосредоточены на разработке термореактивного клея, который может создавать прочные связи между бактериальной целлюлозой, что позволяет легко придавать ей различные формы при нагревании.
«Одна из основных проблем с пленками из бактериальной целлюлозы заключается в том, что они не являются термопластичными, что ограничивает их потенциальное использование в определенных областях. Решая эту проблему, мы надеемся сделать пленки из бактериальной целлюлозы более конкурентоспособными по сравнению с традиционными пластиками, сохранив при этом их экологию», — пояснил Нгай.
Нгай надеется, что текущее исследование поможет решить проблему чрезмерного использования одноразового пластика, который может сохраняться в течение сотен лет после всего лишь нескольких дней выставления на полках супермаркетов.
«Это исследование служит напоминанием о том, что натуральное сырье уже может иметь необходимые характеристики, чтобы выполнять функции, выходящие за рамки пластиковой упаковки», — заключил он.
По информации Phys.org
Вы смотрели новые видео на YouTube цифрового взгляда? Подписывайтесь на канал!