Nedbrydelige belægninger til komposterbar papiremballage til fødevarer blokerer fedt og olie

Kopper, kartoner og madindpakninger lavet af papir kan virke som om de ville være biologisk nedbrydelige, men mange indeholder en plastbelægning, der ikke kan komposteres. Selvom plastfri, bæredygtige papirprodukter er tilgængelige, de lader ofte fedt og olie passere igennem, svække papiret og skabe rod. I dag, forskere rapporterer, at de har udviklet en nedbrydelig polymerbelægning, der kan blokere denne nedsivning og kan føre til ny bionedbrydelig, papirbaserede materialer.

Forskerne vil præsentere deres resultater på efterårsmødet i American Chemical Society (ACS).

"Forbrugerne driver et skub til mere bæredygtige produkter, "Matthew Carter, Ph.d., hovedforsker på projektet. "Men at lave et fuldstændigt nedbrydeligt papirprodukt til engangsbrug-f.eks. Sandwichindpakninger, skåle og bakker, du får i et cafeteria - er en stor udfordring, "tilføjer Carter, der præsenterer arbejdet på mødet.

Nuværende olie- og fedtbestandige belægninger til engangspapirprodukter omfatter ofte fluorcarboner eller polyolefiner, men disse polymerer er miljømæssigt persistente og kan ikke komposteres. "En af de ting, der gør konventionelle polymerer nyttige, er deres holdbarhed, "siger hans efterforsker, Andrew Hejl, Ph.d., der arbejder med Carter hos Dow. Den hårdhed, som stammer fra de stabile carbon-carbon-bindinger, der dannes under polymerisation, er ønskeligt i, sige, en latexbaseret husmaling, der skal holde i årevis, men problematisk i en papirskål bestemt til kompostering.

En måde at gøre polymerer mindre holdbare på er at indsætte nedbrydelige forbindelser for at forstyrre deres kulstof-kulstof-rygrad, Carter siger. For at gøre det, forskerne vendte sig til en polymeriseringsteknik med frie radikaler, der havde eksisteret i årevis, men som ikke var blevet bredt vedtaget. Lægger mærke til en ny stigning i interessen i den akademiske verden for at bruge denne teknik med cykliske ketenacetal og vinylmonomerer, Dow -teamet begyndte at undersøge, hvordan man kan oversætte denne kemi til en industriel indstilling. I den akademiske verden, reaktionen blev typisk udført i organiske opløsningsmidler, men Dow ønskede at skifte til vand som en "grønnere" erstatning. Det var svært, fordi cykliske ketenacetalmonomerer er ustabile i vand, men forskerne tog fat på dette problem ved at tilpasse reaktionsbetingelser, inklusive pH, temperatur og monomerkoncentration.

Deres reaktion blandede det cykliske ketenacetal 2-methylen-1, 3-dioxepan og vinylacetat til dannelse af en polymer med esterbindinger i rygraden. Holdet belagte derefter papir med en vandbaseret emulsion af denne polymer-en syntetisk "latex", der ikke er relateret til naturligt latexgummi, og derfor usandsynligt at udløse en allergisk reaktion - og lad den tørre. De rapporterede for nylig, at belægningen udgjorde en effektiv barriere mod olie og fedt, og at dets esterforbindelser kunne bryde sammen i vand, ganske langsomt ved neutral pH, men hurtigere ved højere pH under laboratorieforhold. Nu, forskerne begynder at vurdere belægningens nedbrydelighed under industrielt relevante forhold. Hidtil har de vist, at mikroorganismer, der bruges i industrielle komposter, kan hjælpe med at bionedbryde polymeren i simuleret spildevand. "Konceptet er at have en lang polymer, der nedbrydes i mindre stykker, der i sidste ende vil blive nedbrudt af mikrober til CO ₂ , ”Siger Hejl.

Andre forskere og virksomheder har udviklet biologisk nedbrydelige fødevareserviceprodukter med belægninger baseret på naturlige materialer som valle eller chitosan. "Det er gode muligheder, men de har begrænsninger med hensyn til at få den ydelse, du ønsker, til et passende prispunkt, "Siger Hejl. Og nogle belægninger skal påføres som en meget fortyndet opløsning, så der skal fordampes meget vand for at tørre dem, tilføjer han. "Så der er mange potentielle materialer, og jeg tror ikke, at noget endnu har markeret hver boks. "Men Dow -forskerne mener, at deres belægning måske bare fylder regningen.

"Mere generelt, hvis du ser på konceptet med at afbryde en stabil kulstof-kulstof-rygrad med nedbrydelige forbindelser, der virkelig åbner mange muligheder ud over bare papirmaling, "Carter siger." Andre applikationer omfatter formuleringer af personlig pleje eller hjemmepleje, gerne shampoo og gulvpolering. Mange af disse materialer indeholder i øjeblikket syntetiske carbon-carbon-bindingspolymerer. Så denne fremgangsmåde kan være en stærk måde at introducere nedbrydelighed til nye materialeklasser på i fremtiden. "