Hvordan bananer kan bruges til at bekæmpe plastikaffaldskrisen

Bananer er en af ​​de mest populære og udbredte frugter i verden. De er også den fjerde mest dyrkede afgrøde i verden, der kun efterlader ris, hvede og majs. Hvad kan denne tropiske frugt have at gøre med at bekæmpe den igangværende plastikaffaldskrise?

En masse, potentielt, ifølge Srinivas Janaswamy, lektor i fødevarekemi ved South Dakota State University's Department of Dairy and Food Science. Hans undersøgelse med titlen "Bionedbrydelige emballagefilm fra bananskrælfiber" blev offentliggjort i tidsskriftet Sustainable Chemistry and Pharmacy .

"Mange af os indtager mindst én banan om dagen," sagde Janaswamy. "Efter at have nydt den lækre frugt, kasserer vi skrællen. Hvad hvis vi kunne finde en anvendelse til skrællen, der hjælper med at fjerne plastikaffald?"

I de sidste par år har Janaswamy forsket i, hvordan forskellige landbrugsbiprodukter, som banan- og avocadoskræller, kan bruges til at skabe bionedbrydelige film - plastiklignende emballagematerialer, der vil nedbrydes i miljøet. En af de største udfordringer med petroleumsbaseret plast – den mest almindelige plasttype – er dens manglende nedbrydning.

For eksempel vil plastikemballage, ligesom plastikposer, tage op til 20 år at nedbryde. Med meget lidt plast, der genbruges, ender det meste på lossepladser eller strøs ud i det større miljø, hvilket skaber alvorlige sundheds- og miljømæssige konsekvenser. At finde et plastik-lignende alternativ, der vil nedbrydes relativt hurtigt, ville gå langt i bekæmpelsen af ​​den igangværende plastikaffaldskrise.

"Samlet set berettiger manglen på bionedbrydelighed af plast og dets virkninger på menneskers sundhed og miljøet afhjælpende foranstaltninger med et levedygtigt alternativ," sagde Janaswamy. "Bananskræller skiller sig ud som et lovende og billigt materiale."

Bananbiprodukter

Fordi bananer er en af ​​de mest dyrkede frugter i verden, skaber de en enorm mængde biprodukter. Rundt om i verden producerer bananplantager omkring 220 tons restprodukter pr. 2,5 hektar. Bananrester består af overvejende lignocelluloseholdigt materiale, nøgleingrediensen til at skabe bionedbrydelige film.

"Lignocelluloserester fra bioaffald skiller sig ud som et levedygtigt alternativ til fremstilling af bioplast på grund af dets robuste struktur, biologiske nedbrydelighed, lave tæthed og ikke-toksicitet," bemærkede Janaswamy.

Bananrester – skrællen – bliver næsten altid ubrugt, hvilket gør det til et næsten perfekt biprodukt at bruge til dette arbejde.

"Hvert år produceres der næsten 36 millioner tons bananskræller, hvoraf de fleste bliver bortskaffet som affald," sagde Janaswamy. "Fødevareindustrien kasserer en enorm mængde bananskræl på lossepladser, mens den fremstiller chips, mel, juice, marmelade, babymad og andre produkter fremstillet af bananer. At finde en mere praktisk anvendelse af bananskræller er vigtigt for at give økonomiske fordele til landbruget industri og forebyggelse af miljøforurening."

Oven i dette er bananproduktionen steget med 10 % mellem 2010 og 2020 og forventes at fortsætte med at vokse i løbet af det næste årti. Behovet for plastemballagemateriale forventes også at vokse i takt med at efterspørgslen efter emballerede og forarbejdede fødevarer stiger.

Kort sagt er der hårdt brug for et miljøvenligt plastiklignende emballagemateriale. I en ny undersøgelse demonstrerede Janaswamy og Mominul Hoque, en uddannet forskningsassistent ved SDSU, hvordan bananskræller kan bruges til at skabe bionedbrydelige film - noget, der en dag kan erstatte petroleumsplast som det dominerende fødevareemballagemateriale.

Fra skræl til 'plastik'

Forskerholdet forvandlede først de brugte skræller til et klid ved hjælp af en blender. Derefter, som Janaswamy og hans team tidligere havde gjort med avocadoskræller, brugt kaffegrums og switchgrass, udtog de lignocellulosematerialet ved hjælp af en kemisk behandlingsproces. De ekstraherede fibre undergik derefter blegning, destillering og behandling, før de blev fremstillet til en film. Efter tørring blev filmens egenskaber testet.

"Filmene er stærke og gennemsigtige, og endnu vigtigere, bionedbrydes inden for 30 dage ved 21% jordfugtighed," sagde Janaswamy. "Opdagelsen åbner nye muligheder for bananskræl og andre frugtforarbejdningsbiprodukter ved design og udvikling af plasterstattende biologisk nedbrydelig emballage."

Gennemsigtighed er en af ​​de væsentlige egenskaber ved film, da forbrugerne foretrækker gennemsigtig emballage til at vurdere en fødevares friskhed. De forberedte film i denne undersøgelse var mere gennemsigtige end tidligere film lavet af forskellige biprodukter.

Værdier forbundet med trækstyrke og forlængelse kan bruges til at forudsige, om en film kan bevare sin integritet som fødevareemballage. Som Janaswamy bemærker, er værdierne forbundet med bananskrælfilm højere end kommercielle indkøbsposer.

"Filmene af bananskrælfibrene udviser en trækstyrke på mere end 30 MPa, hvilket bestemt ville være attraktivt til sækkeposer og relaterede emballageapplikationer," forklarede Janaswamy.

Samlet set viser egenskaberne, at bananskræller kunne være et levedygtigt materiale, der bruges til at lave bionedbrydelige film.

"Vores forskning, der involverer grønne og genanvendelige kemikalier er en lovende økonomisk og bæredygtig vej til at producere bionedbrydelige film til erstatning for petrokemisk plast og er således et attraktivt bidrag til den cirkulære bioøkonomi," tilføjede Janaswamy.

Yderligere forskning vil søge at forbedre filmens fleksibilitet og undersøge skalerbarheden og kommercialiseringen af ​​denne forberedelsesproces.

Flere oplysninger: Mominul Hoque et al, Bionedbrydelige emballagefilm fra bananskrælfiber, Bæredygtig kemi og apotek (2023). DOI:10.1016/j.scp.2023.101400

Leveret af South Dakota State University