Undersøgelse viser potentiale for jordvenlig plasterstatning

Stræben efter at holde plast ude af lossepladser og samtidig tilfredsstille fødevareindustriens behov er fyldt med forhindringer.

En biologisk nedbrydelig erstatning for petroleumsbaserede produkter skal opfylde alle mulige standarder og, indtil nu, forsøg på levedygtige erstatninger fra vedvarende kilder har haft begrænset succes på grund af forarbejdning og økonomiske begrænsninger. Blandt forhindringerne er produkter til dato har været for skrøbelige til fødevareemballage.

Men ny forskning fra Ohio State University har vist, at kombination af naturgummi med bioplast på en ny måde resulterer i en meget stærkere erstatning for plastik, en, der allerede fanger interessen for virksomheder, der ønsker at reducere deres miljøaftryk.

Næsten al plastik - omkring 90 procent - er petroleumsbaseret og er ikke biologisk nedbrydelig, en stor miljømæssig bekymring.

I en ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Polymerer , forskerholdet rapporterer succes med et gummihærdet produkt afledt af mikrobiel fermentering, som de siger kunne fungere som konventionel plastik. Denne nye undersøgelse fremhæver den største succes på dette område indtil videre, ifølge forskerne.

"Tidligere forsøg på denne kombination var uden succes, fordi gummiets blødhed betød, at produktet mistede meget styrke i processen, "sagde hovedforfatter Xiaoying Zhao, en postdoc-forsker i Ohio State's Department of Food Science and Technology.

Den nye undersøgelse involverede smeltning af gummi til en plantebaseret termoplast kaldet PHBV sammen med organisk peroxid og et andet additiv kaldet trimethylolpropantriacrylat (TMPTA).

Slutproduktet var 75 procent mere sejt og 100 procent mere fleksibelt end PHBV alene – hvilket betyder, at det er langt nemmere at forme til fødevareemballage.

Andre forskerhold har kombineret gummi og PHBV, men produkterne har været for svage til at modstå alle kravene fra en fødevarepakke – fra forarbejdning, til forsendelse, til håndtering i butikker og hjem, især beholdere, der bruges til frysning og derefter mikroovn, sagde undersøgelsens seniorforfatter, Yael Vodovotz, en professor i fødevarevidenskab og teknologi ved Ohio State.

Øget fleksibilitet, uden væsentligt tab af styrke, er særligt vigtigt, når det kommer til plastikfilm, der almindeligvis bruges til at pakke alt fra friske varer til frosne fødevarer, hun sagde.

Mens andre forsøg på at fremstille denne type gummiforstærket bioplast har reduceret styrken af ​​PHBV med så meget som 80 procent, kun 30 procent af styrken gik tabt i denne undersøgelse - en meget mere håndterbar mængde, sagde Zhao.

sejhed, som blev forbedret, er forskellig fra styrke, forklarede studie medforfatter Katrina Cornish, en ekspert i naturgummi og professor i havebrug og afgrødevidenskab ved Ohio State.

"Forestil dig, at du prøver at trække en betonblok fra hinanden med dine hænder. Det tester dens styrke. Men karate at hakke den med din hånd eller fod tester dens sejhed - hvor let går den i stykker, "Sagde Cornish.

"Du kan aldrig skille det fra hinanden, men hvis du er stærk nok, kan du bryde den."

Meget af forskernes nuværende fokus er på den potentielle brug af forskellige biologisk nedbrydelige - og ellers miljøbevidste - materialer, de kan bruge som fyldstoffer for yderligere at styrke blandingen. De har diskuteret at bruge den "kage", der er efterladt, efter at en medforsker udvinder olie fra brugt kaffegrums. Tomatskind er under overvejelse, ligesom æggeskaller.

"Vi vil have noget, der ellers ville gå til spilde, som er bæredygtigt og også relativt billigt, " sagde Vodovotz.

De ser endda på potentialet for at angribe to miljøproblemer på én gang, ved at se, hvordan invasive græsser, som miljøforkæmpere trækker ud af vandvejene, kan spille med den gummi-infunderede blanding.

"Vi kunne tørre dem, slib dem op og brug potentielt disse græsser som et fibrøst fyldstof, "Sagde Vodovotz.

Ud over emballerede fødevarer, en bioplast kan potentielt bruges i andre fødevarerelaterede applikationer såsom redskaber og skærebrætter.

Og forskerne søger at samarbejde med kolleger uden for fødevarevidenskaben for at overveje andre applikationer til deres produkt, som at skabe byggematerialer, handsker til dem, der arbejder i foodservice, eller dele til biler og fly.

Mens teamet arbejder på at flytte sin teknologi ud af laboratoriet og ind i fødevareindustrien, der vil være mange detaljer at udarbejde afhængigt af en virksomheds individuelle prioriteter og bekymringer, Vodovotz sagde, og det kan betyde at pille ved blandingen.

"Når vi kommer tættere og tættere på samarbejdet med fødevareproducenter, der er specifikke spørgsmål, som vores potentielle partnere stiller, " sagde Vodovotz. "Vi skal være meget forsigtige med, hvad vi bruger i denne proces for at opfylde deres behov, og de har meget specifikke parametre. "