Коротко
- Вчені створили біорозкладну упаковкову плівку з молочного білка, крохмалю та вулканічної глини.
- Матеріал зменшує проникність водяної пари майже у 1000 разів у порівнянні з подібними біополімерними плівками.
- Повністю розкладається у ґрунті приблизно за 13 тижнів — набагато швидше, ніж нафтопластики.
Білок, який робить ваш йогурт густим, а сир еластичним, отримав нову роботу: замінювати пластикову плівку.
Дослідники з Колумбії та Австралії опублікували дослідження у журналі Polymers, в якому описано біорозкладну плівку, виготовлену переважно з кальцію казеїнату — того самого білка, що становить приблизно 80% коров’ячого молока — у поєднанні з крохмалем, невеликою кількістю глини та синтетичним зв’язуючим для з’єднання всього разом. Результатом є упаковкова плівка, яка повністю розкладається у ґрунті за приблизно 13 тижнів, тоді як звичайні пластики можуть існувати століттями.
Казеїн — молочний білок — природно формує щільні молекулярні мережі при розчиненні та сушінні, надаючи плівкам базову структуру. Але сам по собі, чистий казеїн у плівці скорочується і стає ламким після сушіння, схожим на висохлий клей. Дослідники з’ясували, що гліцерин, поширений харчовий пластифікатор, виступає як змащення всередині полімеру, зберігаючи його гнучким.
Зображення: Polymers
Після цього вони додали модифікований крохмаль для збільшення об’єму та PVA — біорозкладний полімер — для значного підвищення міцності та сумісності між компонентами, і вуаля.
Але ключовим компонентом є бентоніт: вулканічна глиняна мінеральна порода, подрібнена до нанорозмірних частинок і підвішена у суміші. Коли плівка висихає, ці малі глиняні пластини розташовуються у плоских, перекритих шарах всередині матеріалу — ніби стіна з укладених карт.
Вода, яка намагається пройти через упаковку, вже не може йти прямо — їй доводиться долати лабіринт із цих глиняних бар’єрів, слідуючи довшому, звивистому шляху. Цей ефект «заплутаної дифузії» зменшує проникність водяної пари у плівці майже у тисячу разів порівняно з традиційними казеїново-крохмальними плівками, що описані у літературі. Це зменшення у тисячу разів.
Остаточна плівка розтягується більш ніж удвічі своєї початкової довжини перед розривом. Порівняльні казеїново-крохмальні плівки без PVA або бентоніту набагато жорсткіші. Таке покращення міцності зумовлене тим, що шари бентоніту, що складаються з силікатів, виступають внутрішнім армуванням, рівномірно розподіляючи напругу під час розтягування або згинання. Уявіть це не як звичайний пластиковий пакет, а як композит із армуванням із волокон — тільки з харчових інгредієнтів замість вуглецевих волокон.
Що стосується мікробіології, колонії бактерій на плівці залишалися нижче порогового рівня, встановленого стандартами ISO для нестерильних пакувальних застосувань. Це означає, що ці плівки не мають явних антимікробних властивостей, але й не створюють середовища для розвитку бактерій у петриківській чашці. Дослідники відзначили, що це напрямок для майбутніх досліджень, і додавання срібних наночастинок або інших активних агентів може зробити плівку справді антимікробною.
Біорозкладність відстежували шляхом закопування прямокутних зразків плівки у ґрунт на дев’ять днів із щоденним зважуванням. Найінтенсивніше руйнування відбувалося у перші 72 години — казеїн і крохмаль швидко поглинають вологу, набухають і розпадаються. Після цього процес руйнування йшов більш рівномірно.
За екстраполяцією кривої, повне розкладання очікується приблизно через 13 тижнів, що довше, ніж у простих казеїново-крохмальних плівках, але значно швидше за будь-які пластики на нафтовій основі. Це набагато коротший час, ніж тисячоліття, які може знадобитися пластиковому пакету для розкладу.
Зображення: Polymers
Дослідники використовували метод лиття розчину для виробництва плівок, тобто просто наливали рідкий склад у форми і сушили у печі при 38°C (близько 100°F). Це технологія з низьким рівнем складності, яку можна масштабувати без екзотичного обладнання, що важливо для країн, де інфраструктура управління пластиковими відходами часто обмежена.
Попереду ще багато роботи. Не проведено тестування термічної стабільності, потрібно більш глибоке підтвердження антимікробних властивостей, а оптична прозорість трохи знизилася з додаванням бентоніту — хоча дослідники стверджують, що ця зміна непомітна неозброєним оком.
Це не є критичними недоліками. Це типи інженерних задач, які вирішуються під час переходу від лабораторних досліджень до пілотного виробництва. Основне підтвердження концепції — що можна створити функціональну, справді біорозкладну харчову упаковку з молочного білка та вулканічної глини — вже є у даних.
Застереження: Інформація на цій сторінці може походити від третіх осіб і не відображає погляди або думки Gate. Вміст, що відображається на цій сторінці, є лише довідковим і не є фінансовою, інвестиційною або юридичною порадою. Gate не гарантує точність або повноту інформації і не несе відповідальності за будь-які збитки, що виникли в результаті використання цієї інформації. Інвестиції у віртуальні активи пов'язані з високим ризиком і піддаються значній ціновій волатильності. Ви можете втратити весь вкладений капітал. Будь ласка, повністю усвідомлюйте відповідні ризики та приймайте обережні рішення, виходячи з вашого фінансового становища та толерантності до ризику. Для отримання детальної інформації, будь ласка, зверніться до
Застереження.
