Ученые на основе природных полимеров — крахмала и хитозана — разработали пленки, способные заменить полипропиленовые и полиэтиленовые материалы. Новые пленки оказались на 14% прочнее полиэтилена, а их барьерные свойства оказались на 36% выше, чем у полипропиленовых пленок. Однако самым важным свойством биопленок оказалась способность полностью разлагаться за 28 дней под действие плесневых грибов. Благодаря этому разработанный материал может использоваться при производстве безопасных, прочных и разлагающихся упаковок. Полученные результаты были представлены на Первой Всероссийской конференции «Микропластик в науке о полимерах».
По данным ООН, ежегодно образуется около двух миллиардов тонн бытовых отходов, шестая часть которых приходится на полимерные упаковочные материалы. Поэтому ранее исследователи разработали добавку D2W, способную разлагать полиэтилен и полипропилен до углекислого газа, воды и биогумуса. Однако реакция разложения протекает только при определенной температуре и влажности и только на воздухе. Такие условия не могут быть воспроизведены на полигонах, где отходы просто захораниваются и засыпаются песком. Кроме того, при неблагоприятных условиях D2W превращает пластиковые отходы в микропластик, представляющий гораздо большую опасность для среды, живых организмов и человека, чем пластиковые упаковки.
Ученые из Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского получили биополимеры, способные разлагаться без вреда для окружающей среды. В их основе лежала комбинация модифицированных крахмала и хитозана, встречающегося в клеточных стенках грибов и панцирях ракообразных. С помощью привитой полимеризации исследователи пришили акриламид на крахмал. Акриламидный модифицированный полимер растворяется в воде с разной кислотностью. Таким образом, авторы расширили возможности крахмала к растворению, что в итоге обеспечило беспрепятственную совместимость хитозана и крахмала. Кроме того, ученые добавили к хитозану «пластификаторы» — вещества, добавляющие пленкам пластичности.
В результате исследователи получили пленки, у которых предел прочности на разрыв превышал показатели полиэтилена на 14%: полученный материал выдерживал большую нагрузку. Также барьерные свойства созданного материала оказались на 36% выше, чем у полипропиленовых пленок, использующихся при производстве упаковок пищевых продуктов, этикеток и скотча. Таким образом, полученные результаты позволяют заменить полипропиленовые пленки на крахмало-хитозановые. Кроме того, разработанные пленки полностью разлагались под действием плесневых грибов Aspergilus niger в течение 28 дней.
Материал подготовлен при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках федерального проекта «Популяризация науки и технологий».
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
