Пищевая промышленность является одним из секторов, использующих больше всего пластмассовых изделий. Эта ситуация противоречит желанию правительств и учреждений постепенно сокращать использование пластика в рамках планов по защите окружающей среды. Недавно исследователи разработали новый натуральный и биоразлагаемый продукт, который соответствует техническим требованиям пищевой промышленности к упаковке и потенциально может заменить пластик.
Биоразлагаемая замена продуктам на основе нефти должна соответствовать всем стандартам, и до сих пор жизнеспособные попытки замены из возобновляемых источников имели ограниченный успех из-за технологических и экономических ограничений. Среди препятствий - продукты, предлагаемые на сегодняшний день, слишком хрупкие для пищевой упаковки.
Но новое исследование, проведенное Университетом штата Огайо, показало, что инновационное сочетание натурального каучука и биопластика приводит к гораздо более надежной замене пластика, модель, которая уже привлекает интерес корпораций, стремящихся уменьшить свое воздействие на окружающую среду..
Почти все пластмассы - около 90% - производятся на основе нефти и не поддаются биологическому разложению, что является серьезной проблемой для окружающей среды. В новом исследовании, опубликованном в журнале Polymers, исследовательская группа сообщает об успехе армированного каучуком продукта, полученного в результате микробной ферментации, который, по их мнению, может работать как обычный пластик. По словам ученых, это новое исследование свидетельствует о наибольшем успехе в этой области на сегодняшний день.
«Предыдущие попытки создать эту комбинацию не увенчались успехом, потому что гибкость каучука приводила к потере прочности продукта в процессе производства», - говорит Сяоин Чжао, химик из Департамента науки и технологий штата Огайо. Еда.
Новое исследование включает сплавление каучука с термопластом на растительной основе под названием PHBV вместе с органическим пероксидом и другой добавкой, называемой триметилолпропантриакрилат (TMPTA). Конечный продукт на 75 % прочнее и на 100 % гибче, чем PHBV, что означает, что его гораздо проще превратить в упаковку для пищевых продуктов.
Другие исследовательские группы объединили каучук и PHBV, но продукты оказались слишком хрупкими, чтобы выдержать все требования, предъявляемые к упаковке пищевых продуктов - от обработки до доставки, обращения в магазинах и дома, особенно контейнеров, используемых для замораживания, а затем микроволновая печь.
Повышенная гибкость без существенной потери прочности особенно важна для пластиковых пленок, которые обычно используются для упаковки всего, от свежих продуктов до замороженных продуктов. В то время как другие попытки производства этого типа армированного резиной биопластика снизили прочность PHBV до 80%, в этом исследовании было потеряно только 30% прочности - гораздо более управляемая величина.
Прочность, которая была улучшена, отличается от прочности, объяснила соавтор исследования Катрина Корниш, эксперт по натуральному каучуку и профессор садоводства и растениеводства в штате Огайо.
«Представьте, что вы пытаетесь отделить бетонный блок руками. Это проверяет его выносливость. Но попытка разрезать его ударом или ногой проверяет его прочность - насколько легко он ломается», - объясняет Корниш. «Вы никогда не сможете его разделить, но если вы достаточно сильны, вы можете его сломать».
По теме: Новая технология производства устойчивых биопластиков
Исследователи в настоящее время сосредоточены на потенциальном использовании различных биоразлагаемых - и в остальном экологически чистых - материалов, которые они могли бы использовать в качестве наполнителей для дальнейшего укрепления смеси. Они обсуждали использование пасты, оставшейся после того, как коллега-исследователь извлек масло из кофейной гущи. Также рассматривается помидорная кожура и яичная скорлупа.
Помимо упакованных пищевых продуктов, биопластик потенциально может найти применение в других областях, связанных с пищевыми продуктами, таких как посуда и разделочные доски. Авторы также надеются на сотрудничество с коллегами, не связанными с наукой о продуктах питания, для изучения других областей применения их продуктов, таких как строительные материалы, перчатки для работников общественного питания или запчасти для автомобилей и самолетов..
«По мере того, как мы все ближе и ближе подходим к работе с производителями продуктов питания, у наших потенциальных партнеров возникают конкретные вопросы. Мы должны быть очень осторожны с тем, что мы используем в этом процессе, чтобы удовлетворить их потребности, а у них очень специфические параметры», - заключает Яэль Водовоц.