Nowy biomateriał może zastąpić plastikowe laminaty

Nowy biomateriał może zastąpić plastikowe laminaty

Niedrogi biomateriał, który może być użyty do zrównoważonego zastępowania plastikowych powłok barierowych w opakowaniach, został opracowany przez naukowców z Penn State, którzy przewidują, że jego przyjęcie znacznie zmniejszy zanieczyszczenie.

Całkowicie biodegradowalny materiał to polisacharydowy kompleks polielektrolitów. Składa się on prawie w równych częściach z przetworzonej masy celulozowej z drewna lub bawełny oraz chitozanu pochodzącego z chityny - głównego składnika szkieletów zewnętrznych stawonogów i skorupiaków. Głównym źródłem chityny są muszle homarów, krabów i krewetek zużywanych przez ludzi.

Według prowadzącego badania Jeffreya Catchmarka, te przyjazne dla środowiska warstwy barierowe mają wiele zastosowań, począwszy od papieru odpornego na wodę, powłokę na płytki sufitowe i płytę ścienną po opakowania spożywcze utrzymujące świeżość. Wszystko to dzięki nieoczekiwanie silnym właściwościom przylegania nowego materiału. „Technologia ta może zostać włączona do produkcji żywności i przyczynić się do redukcji ilości zużywanego do smażenia tłuszczu, dzięki niej bowiem produkty dłużej utrzymują chrupkość. Co więcej, jako że podstawą materiału są włókna, stanowi on ważne źródło błonnika w diecie" - mówi Catchmark.

Kluczem jest połączenie między chitozanem a celulozą. Dwa bardzo niedrogie polisacharydy - stosowane już w przemyśle spożywczym i w innych sektorach przemysłowych - mają różne ładunki cząsteczkowe i łączą się razem w kompleks, który tworzy podstawę dla nieprzepuszczalnych filmów, powłok, klejów i innych.

„Potencjalna redukcja zanieczyszczeń jest ogromna, jeśli te powłoki barierowe zastąpią miliony ton tworzyw sztucznych tworzonych na bazie ropy naftowej, które są używane do opakowania żywności" - zauważa Catchmark.

Zwraca on uwagę, że globalna produkcja plastiku zbliża się do 300 milionów ton rocznie. Przewiduje się, że 10 procent wszystkich tworzyw sztucznych wytwarzanych na skalę globalną stanie się gruzami oceanicznymi, co stanowi istotne zagrożenie dla środowiska naturalnego i ludzkiego.

Nowe powłoki osiągnęły dobre wyniki w badaniach. Papier powlekany biomateriałem, składającym się z nanostrukturalnych cząstek włóknistych karboksymetylocelulozy i chitozanu, wykazywał silne właściwości barierowe dla oleju i wody. Powłoka opierała się również roztworom toluenu, heptanu i soli oraz wykazała lepsze własności mechaniczne i paroizolacyjne na mokro i na sucho.
„Badania nie tylko pokazują, w jak wielu dziedzinach nowy materiał może mieć zastosowanie, ale także, że nowe, nieoczekiwane właściwości wyłaniają się ze struktur polisacharydowych zaangażowanych w przyciągania elektrostatyczne" - powiedział Catchmark.

Zajął się on biomateriałami w obawie o zrównoważony rozwój. Celuloza – główny składnik drewna - szczególnie przykuła jego uwagę, gdyż jest to odnawialny materiał występujący na świecie w największej ilości. Catchmark badał jak jest ona zbudowana na poziomie „nano". Uwierzył, że można stworzyć naturalne materiały, które są bardziej wytrzymałe tak, aby mogły konkurować z materiałami syntetycznymi, które nie są trwałe i powodują zanieczyszczenia – takimi jak laminat polietylenowy o małej gęstości, nanoszony na karton, styropian i tworzywo stałe używane w kubkach i butelkach.

"Wyzwaniem jest to, że musisz to zrobić w sposób być tańszy niż plastik" - wyjaśnia Catchmark. "Ponieważ po wprowadzeniu zmian na coś bardziej ekologicznego lub trwałego, trzeba za to zapłacić, więc produkcja musi być mniej kosztowna, aby firmy rzeczywiście coś na tym zyskały."
"Staramy się podjąć ostatni krok i mieć realny wpływ na świat, zmuszając pracowników przemysłu do zaprzestania używania tworzyw sztucznych i używania naturalnych materiałów" - powiedział.

"Konsumenci powinni mieć wybór – czy wybrać biomateriały, które można zwrócić do obiegu, zakopać w ziemi, żeby się rozłożyły, czy nadal używać tworzyw sztucznych, które trafią do oceanów, gdzie przetrwają przez tysiące lat ".

(KB)