-
Bioplastiki mogą zmniejszyć ilość odpadów, ale zwykle zapewniają słabszą ochronę żywności niż tradycyjne tworzywa.
-
Naukowcy z Indonezji opracowali folię z PLA z dodatkiem celulozy z wody kokosowej, poprawiającą ochronę przed tlenem i zwiększającą wytrzymałość materiału.
-
Dodanie celulozy wpłynęło na biodegradowalność folii, lecz konieczna jest dalsza praca nad jej elastycznością przed wdrożeniem do produkcji.
-
Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
Opakowania z tworzyw sztucznych wydłużają trwałość żywności, ponieważ ograniczają dostęp tlenu, wilgoci i zanieczyszczeń. Jednocześnie po wyrzuceniu mogą pozostawać w środowisku przez dziesiątki lat. Dlatego naukowcy szukają materiałów, które skutecznie zabezpieczą produkty, a po użyciu szybciej się rozłożą.
Jednym z takich tworzyw jest polilaktyd, czyli PLA. Produkuje się go z surowców odnawialnych, między innymi skrobi roślinnej. PLA jest biodegradowalny w odpowiednich warunkach, ale ma gorsze właściwości niż wiele tradycyjnych tworzyw. Gorzej zatrzymuje tlen, bywa też kruchy i mało odporny na uszkodzenia.
Zespół kierowany przez prof. Andiego Dirpana z Hasanuddin University w Indonezji postanowił jednocześnie wzmocnić materiał i nadać mu zdolność wiązania tlenu. Badacze stworzyli trójwarstwową folię z PLA, do której dodali mikrokryształy celulozy oraz butylohydroksytoluen, oznaczany skrótem BHT.
Celuloza z fermentowanej wody kokosowej
Celulozy nie pozyskano tym razem z drewna ani innych roślin. Wytworzyły ją bakterie podczas fermentacji wody kokosowej. Ten sam proces wykorzystuje się do produkcji popularnego w Azji deseru nata de coco, który ma postać sprężystych, galaretowatych kostek.
W czasie fermentacji bakterie tworzą gęstą błonę z bardzo czystej celulozy. Naukowcy oczyścili ją, wysuszyli i przetworzyli na proszek zawierający mikrokryształy. Następnie dodali go do PLA jako składnik wzmacniający folię.
Dwie warstwy, które w gotowym opakowaniu miałyby znajdować się bliżej żywności, zawierały również BHT. Substancja ta wiąże tlen przenikający do wnętrza opakowania. Dzięki temu może spowalniać reakcje odpowiedzialne za utratę smaku, zmianę barwy i psucie się produktów.
Badacze przygotowali folie z różną zawartością celulozy i porównali materiał uzyskany z wody kokosowej z komercyjną celulozą mikrystaliczną. Próbki z celulozą bakteryjną miały bardziej jednorodną strukturę i mniej mikroskopijnych wad. Naukowcy wiążą to z wysoką czystością surowca i dużą zawartością włókien.
Folia zatrzymywała więcej tlenu
Dodanie celulozy poprawiło wytrzymałość mechaniczną folii i ograniczyło przenikanie tlenu. Im więcej mikrokryształów znajdowało się w materiale, tym skuteczniejszą barierę tworzył. Folia była również bardziej zwarta niż czysty PLA.
Lepsza ochrona przed tlenem ma duże znaczenie w przypadku produktów zawierających tłuszcze, barwniki lub składniki podatne na utlenianie. Kontakt z powietrzem może pogarszać ich zapach, smak i wygląd, nawet zanim pojawią się oznaki zepsucia.
Poprawa jednych właściwości odbyła się jednak kosztem innych. Większa ilość celulozy zwiększała sztywność folii, ale jednocześnie ograniczała jej elastyczność. Materiał słabo się rozciągał i łatwiej pękał przy odkształcaniu.
To poważne ograniczenie, ponieważ opakowania muszą wytrzymywać zgrzewanie, transport, zginanie i nacisk. Autorzy badania zaznaczają, że przed wykorzystaniem folii w produkcji trzeba będzie znaleźć lepszą równowagę między szczelnością, wytrzymałością i elastycznością.
Bioplastik rozkładał się w glebie
Naukowcy sprawdzili również, jak szybko materiał ulega biodegradacji. Próbki zakopali w glebie i obserwowali przez 25 dni. W tym czasie rozłożyło się 28,86 proc. ich masy. Nie oznacza to, że folia zniknie całkowicie w ciągu kilku tygodni w każdych warunkach. Tempo rozkładu zależy między innymi od temperatury, wilgotności, obecności mikroorganizmów i składu gleby. Próba potwierdziła jednak, że materiał zaczyna się rozkładać znacznie szybciej niż większość zwykłych opakowań z tworzyw sztucznych.
Folia nie jest jeszcze gotowa do masowej produkcji. Badacze muszą przede wszystkim poprawić jej elastyczność, nie pogarszając przy tym ochrony przed tlenem. Wyniki pokazują jednak, że odpadowa lub nisko ceniona woda kokosowa może dostarczać celulozy przydatnej do produkcji opakowań, które lepiej chronią żywność i szybciej rozkładają się po wyrzuceniu.