Ученые Китайского университета Гонконга (CUHK) разработали новый композитный биоразлагаемый материал с потенциалом широкого применения в качестве пищевой упаковки. Об этом сообщает научный портал Eurekalert. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Пластиковая упаковка для пищевых продуктов составляет значительную долю пластиковых отходов на свалках. Перед лицом эскалации экологических проблем исследователи по всему миру ищут эффективные и безвредные биоразлагаемые альтернативы. Ученые из Китайского университета Гонконга (CUHK) разработали новый прозрачный биоразлагаемый композитный материал, обладающий значительным потенциалом для массового применения в пищевой упаковке.
Исследователи CUHK сосредоточили свое внимание на так называемой «бактериальной целлюлозе» (БЦ) – органическом соединении, сходном с основным структурным материалом большинства растений, но при этом вырабатываемом из определенных типов бактерий.
Профессор То Нгаи с химического факультета CUHK, ведущий автор исследования, пояснил, что впечатляющая прочность на растяжение и высокая универсальность БЦ привлекла внимание как легкодоступное и нетоксичное решение для повсеместного использования в качестве заменителя пластмасс.
«Было проведено обширное исследование БЦ, в том числе на предмет ее использования в интеллектуальной упаковке, смарт-пленках и функционализированных материалах, созданных с помощью смешивания, покрытия и других методов. Эти исследования продемонстрировали высокий потенциал бактериальной целлюлозы в качестве замены одноразовых пластиковых упаковочных материалов, что сделало БЦ логичной отправной точкой для нашего исследования», – сказал Нгаи.
В отличие от целлюлозы, присутствующей в клеточных стенках растений, БЦ может быть получена путем микробной ферментации, что устраняет необходимость заготовки деревьев или иных сельскохозяйственных культур. Нгаи особо отметил, что «этот метод производства избавляет от вырубки лесов или потери среды обитания живых организмов, что делает БЦ экологически чистой альтернативой растительной целлюлозе».
До сих пор широкое внедрение БЦ ограничивалось проблемой ее чрезмерно высокой чувствительности к влаге воздуха (гигроскопичностью), что отрицательно сказывалось на физических свойствах этого материала.
В недавней статье, опубликованной в научном журнале SCI Journal of the Science of Food and Agriculture, исследователи из CUHK изложили новый подход к устранению ограничений материалов на основе БЦ. Включив определенные соевые белки в структуру бактериальной целлюлозы и покрыв ее маслостойким композитом, китайские ученые успешно создали на ее основе безвредную, прозрачную и прочную композитную упаковку.
Нгаи отметил, что эта разработка имеет большой потенциал для масштабирования. «Метод не требует особых условий среды, таких как химические реакции, это в целом простая и практичная технология со смешиванием и нанесением покрытия», – сказал он.
Исследование показало, что новая композитная биоальтернатива пластикам может полностью разлагаться в течение 1-2 месяцев. В отличие от других пластиков биологического происхождения, таких как полимолочная кислота, для разложения композита на основе БЦ не требуются особые условия промышленного компостирования.
Нгаи объяснил: «Материал, разработанный в ходе этого исследования, съедобен для живых организмов, что делает его безопасным для употребления в пищу, в частности, черепахами и другими морскими животными, не вызывая токсичности в воде в океане». Профессор CUHK надеется, что текущее исследование поможет бороться с чрезмерным использованием одноразового пластика, который может сохраняться в течение сотен лет после всего лишь нескольких дней выставления на полках супермаркетов.
Исследователи из CUHK сейчас изучают направления будущих исследований. Они надеются повысить универсальность модифицированных пленок БЦ, сделав их пригодными для более широкого спектра применений. В частности, они сосредоточены на разработке термореактивного клея, который может создавать прочные связи между молекулами бактериальной целлюлозы, что позволяет легко придавать ей различные формы при нагревании.