Возможно, скоро настанет время, когда можно будет съесть коробку хлопьев, а затем пакет, в котором они были доставлены. Ученые обратились к целлюлозе, вырабатываемой бактериями, для создания композитного упаковочного материала, который в будущем заменит пластик. Материал не только прочный и экологичный в производстве, но и биоразлагаемый. И, более того, съедобный.
Разложение пластмасс может занимать от 50 до 200 лет, в зависимости от материала, из которого они сделаны. Использование пластмасс на нефтяной основе в упаковке на протяжении десятилетий приводило к значительному загрязнению окружающей среды, что послужило толчком к разработке более экологически чистых и устойчивых упаковочных материалов.
Биополимеры, полученные на основе биопрепаратов, предлагают способ «экологизации» одноразовой упаковки. Один из биопрепаратов, бактериальная целлюлоза (БЦ), представляет особый интерес для исследователей. Сверхтонкая сетка целлюлозных нановолокон, синтезируемых бактериями, обладает лучшими свойствами, чем растительная целлюлоза, благодаря более высокой влагоудерживающей способности, более высокой прочности на разрыв, отчетливо мягкой текстуре и высокому содержанию волокон.
Китайские ученые использовали бактериальную целлюлозу для создания нового композитного одноразового упаковочного материала, который не только безвреден для окружающей среды, но и съедобен.
Учеными были проведены обширные исследования бактериальной целлюлозы, включая ее использование в интеллектуальной упаковке, интеллектуальных пленках и функциональных материалах, созданных путем смешивания, нанесения покрытия и других методов. Эти исследования демонстрируют потенциал БЦ в качестве замены одноразовых пластиковых упаковочных материалов.
В качестве основы для материала исследователи использовали целлюлозу, выделяемую уксуснокислыми бактериями Komagataeibacter xylinus. В отличие от растительной целлюлозы, БЦ производится в процессе ферментации, что означает, что не нужно уничтожать деревья или зерновые культуры, уничтожая среду обитания. Кстати, бактерии Komagataeibacter участвуют в процессе ферментации при приготовлении комбучи (чайного гриба).
Ученые внедрили в структуру целлюлозы соевый белок, выделенный из соевых бобов, и покрыли его маслостойким композитом, изготовленным из альгината кальция.
Новый материал оказался прозрачным, маслостойким, нетоксичным для клеток человека и полностью биоразлагаемым в течение одного-двух месяцев. По сравнению с полиэтиленом низкой плотности этот материал лучше подходил в качестве одноразового пакета для хранения закусок, конфет, уличной еды, хлеба или подобных продуктов. Соломинки, изготовленные из этого материала, были достаточно прочными и сохраняли свою целостность после намокания в воде в течение 24 часов.
Этот подход предлагает перспективное решение проблемы разработки устойчивой и экологически чистой упаковки, которая может заменить одноразовые пластмассы в больших масштабах.
Материал, разработанный в ходе этого исследования, не токсичен, полностью съедобен, что делает его безопасным для черепах и других морских животных.
Ученые планируют продолжить работу над своим новым упаковочным материалом, повышая его универсальность и устраняя один из недостатков использования БЦ: его термопластичность или способность формоваться при повышенных температурах, а затем затвердевать при охлаждении.
Решая эту проблему, ученые надеются сделать пленки из бактериальной целлюлозы более конкурентоспособными по сравнению с традиционными пластмассами, сохраняя при этом их экологичность. Это исследование служит напоминанием о том, что натуральное сырье уже обладает необходимыми характеристиками, выходящими за рамки функций пластиковой упаковки.
Источник: Society of Chemical Industry
