Opakowania z tworzyw sztucznych przeznaczone do żywności stanowią znaczną część odpadów z tworzyw sztucznych składowanych na wysypiskach. W obliczu nasilających się problemów środowiskowych naukowcy poszukują alternatyw dla tradycyjnych opakowań. W związku z tym uczeni z Chińskiego Uniwersytetu w Hongkongu (CUHK) opracowali jadalny, przezroczysty i biodegradowalny materiał, który ma znaczny potencjał zastosowania w opakowaniach żywności.

Zespół CUHK zwrócił uwagę na celulozę bakteryjną (BC) – związek organiczny pochodzący z niektórych rodzajów bakterii, odbierany jako trwałe, łatwo dostępne i nietoksyczne rozwiązanie problemu wszechobecnego stosowania tworzyw sztucznych. Profesor To Ngai z Wydziału Chemii CUHK i współautor badania wyjaśnił, że imponująca wytrzymałość na rozciąganie i duża wszechstronność BC są kluczem do jego potencjału.

Przeprowadzono szeroko zakrojone badania nad BC, w tym wykorzystanie w inteligentnych opakowaniach, inteligentnych filmach i materiałach funkcjonalizowanych tworzonych poprzez mieszanie, powlekanie i inne techniki. Badania te demonstrują potencjał BC jako zamiennika jednorazowych plastikowych materiałów opakowaniowych, co czyni go logicznym punktem wyjścia dla naszych badań.

W przeciwieństwie do celulozy znajdującej się w ścianach komórkowych roślin BC można wytwarzać poprzez fermentację mikrobiologiczną, co eliminuje potrzebę zbierania drzew lub upraw. Ngai zauważył, że w rezultacie „ta metoda produkcji nie przyczynia się do wylesiania ani utraty siedlisk, co sprawia, że ​​BC jest bardziej zrównoważoną i przyjazną dla środowiska alternatywą materiałową dla celulozy roślinnej”. Do tej pory szerokie zastosowanie BC ograniczała jego niekorzystna wrażliwość na wilgoć w powietrzu (higroskopijność), co niekorzystnie wpływa na jego właściwości fizyczne.

Poprzez włączenie pewnych białek sojowych do struktury i pokrycie jej olejoodpornym kompozytem ​​naukowcom udało się stworzyć jadalne, przezroczyste i wytrzymałe opakowanie kompozytowe na bazie BC.

Ngai zauważył, że to podejście ma duże szanse na zwiększenie skali. – Nie wymaga to specyficznych warunków reakcji, takich jak reakcje chemiczne, ale raczej prostej i praktycznej metody obejmującej mieszanie i powlekanie – powiedział. – Podejście to oferuje obiecujące rozwiązanie problemu opracowania zrównoważonych i przyjaznych dla środowiska materiałów opakowaniowych, które mogą na dużą skalę zastąpić tworzywa sztuczne jednorazowego użytku.

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Materiały

Opracowywany przez Polaków kompozyt może zrewolucjonizować lotnictwo

Przemysł lotniczy potrzebuje materiału, który zastąpi drogi tytan i ciężki nikiel w produkcji części do silników. Kluczowe jest to, by mógł on być wykorzystywany w ekstremalnie wysokich temperaturach, przekraczających możliwości obecnie dostępnych na rynku materiałów. 

Badanie wykazało, że plastikowa alternatywa może ulec całkowitej degradacji w ciągu 1–2 miesięcy. W przeciwieństwie do innych tworzyw sztucznych pochodzenia biologicznego, takich jak kwas polimlekowy, kompozyt na bazie BC nie wymaga do rozkładu określonych warunków kompostowania przemysłowego.

Naukowcy z CUHK mają nadzieję zwiększyć wszechstronność zmodyfikowanych folii BC, czyniąc je odpowiednimi do szerszego zakresu zastosowań. W szczególności koncentrują się na opracowaniu kleju termoutwardzalnego, który może tworzyć silne wiązania między celulozą bakteryjną i umożliwiać łatwe formowanie różnych kształtów po podgrzaniu.

– Jednym z głównych wyzwań związanych z foliami z celulozy bakteryjnej jest to, że nie są one termoplastyczne, co ogranicza ich potencjał do wykorzystania w niektórych zastosowaniach. Mamy nadzieję, że zajmując się tym problemem, folie z celulozy bakteryjnej staną się bardziej konkurencyjne w stosunku do tradycyjnych tworzyw sztucznych, zachowując przy tym ich przyjazność dla środowiska – wyjaśnił Ngai.

Źródło: Chiński Uniwersytet w Hongkongu