Επαναστατική μέθοδος ανάπτυξης φιλικών στο περιβάλλον υλικών σε καθημερινής χρήσης προϊόντα.
Οι επιστήμονες στρέφονται στις πρωτεΐνες του γάλακτος, στο άμυλο και στον νανοάργιλο για να δημιουργήσουν βιοδιασπώμενα πλαστικά που αποδομούνται γρήγορα στο έδαφος.
Καθώς αυξάνονται οι ανησυχίες για τη ζημιά στο περιβάλλον και τους πιθανούς κινδύνους για την ανθρώπινη υγεία οι προσπάθειες ανάπτυξης βιοδιασπώμενων πλαστικών επιταχύνονται μεταξύ άλλων και μέσω αρκετών ενεργών ερευνητικών προγραμμάτων στο Πανεπιστήμιο Flinders στη Νότια Αυστραλία.
Σε μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Polymers», οι ερευνητές περιγράφουν τη δημιουργία ενός λεπτού βιοδιασπώμενου φιλμ το οποίο παρασκευάστηκε με ανάμειξη καζεϊνικού ασβεστίου, ενός ευρέως διαθέσιμου υλικού που προέρχεται από την καζεΐνη (την κύρια πρωτεΐνη του γάλακτος) με τροποποιημένο άμυλο και νανοάργιλο μπεντονίτη. Στο μείγμα προστέθηκαν γλυκερίνη και πολυβινυλική αλκοόλη για να ενισχυθούν η αντοχή και η ευκαμψία του υλικού.
Οι δοκιμές βιοδιασπασιμότητας έδειξαν μια σταθερή διαδικασία αποδόμησης με την πλήρη διάλυση να αναμένεται να συμβεί μέσα σε περίπου 13 εβδομάδες όταν το υλικό τοποθετείται σε κανονικές συνθήκες εδάφους. Η έρευνα προσφέρει πρώιμες ενδείξεις για το πώς συνδυασμοί βιοπολυμερών και αιωρήματα νανοαργίλου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή πρακτικών βιοδιασπώμενων φιλμ υποδεικνύοντας τη δυνητική χρήση τους σε πιο βιώσιμες συσκευασίες τροφίμων.
Παρατηρήθηκε επίσης χαμηλότερη τοξικότητα καθώς οι μικροβιολογικές δοκιμές επιβεβαίωσαν ότι τα επίπεδα βακτηριακών αποικιών παρέμειναν εντός αποδεκτών ορίων για βιοδιασπώμενα φιλμ που δεν έχουν σχεδιαστεί να είναι αντιμικροβιακά.
Ασφάλεια και περιβαλλοντικές παράμετροι
«Θα συνιστούσαμε περαιτέρω αντιβακτηριακές αξιολογήσεις σε επόμενες φάσεις δοκιμών και ανάπτυξης», λέει ο καθηγητής Γιόουχονγκ Τανγκ, ερευνητής νανοϋλικών στο Tonsley Campus του Flinders College of Science and Engineering. Ο καθηγητής Τανγκ από το Ινστιτούτο Νανοκλίμακας Επιστήμης και Τεχνολογίας του Flinders αναφέρει ότι η εύρεση βιώσιμων λύσεων για τη συσκευασία τροφίμων και άλλες χρήσεις πλαστικών μίας χρήσης αποτελεί σημαντικό βήμα για τον περιορισμό της αυξανόμενης ρύπανσης.
Τα πλαστικά μπορούν να περιέχουν χιλιάδες χημικές ουσίες όπως χρωστικές και επιβραδυντικά φλόγας, ορισμένες από τις οποίες είναι τοξικές και καρκινογόνες. Ο ΟΟΣΑ έχει προβλέψει ότι χωρίς παγκόσμια δράση για τον περιορισμό της πλαστικής ρύπανσης η παραγωγή πλαστικών είναι πιθανό να αυξηθεί κατά 70 τοις εκατό μεταξύ 2020 και 2040 και τελικά να ξεπεράσει τους 700 εκατομμύρια μετρικούς τόνους ετησίως.
Η νέα έρευνα πραγματοποιήθηκε σε συνεργασία με Κολομβιανούς ερευνητές χημικής μηχανικής, τον Νικολάι Εστίβεν Γκόμες Μέσα και την καθηγήτρια Άλις Γιοβάνα Πατακίβα Ματέους από το Τμήμα Μηχανικών του Πανεπιστημίου Universidad de Bogotá Jorge Tadeo Lozano όπου πειραματίζονταν με νέα πολυμερή στην Ερευνητική Ομάδα Νανοβιομηχανικής στη Μπογκοτά.
Διεθνής συνεργασία και καινοτομία υλικών
«Πειραματιζόμασταν με καζεϊνικά άλατα για να δημιουργήσουμε νανοΐνες με βάση το γάλα και διαπιστώσαμε ότι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη χύτευση πολυμερών παρόμοιων με τα συνήθη υλικά συσκευασίας» λέει ο Γκόμες.
«Από εκεί και πέρα αρχίσαμε να διερευνούμε τρόπους βελτίωσης των ιδιοτήτων τους εισάγοντας φυσικά και άφθονα συστατικά όπως το άμυλο καθώς και ένα βιοδιασπώμενο πολυμερές με αξιοσημείωτα μηχανικά χαρακτηριστικά. Αυτό άνοιξε επίσης την ευκαιρία να ενσωματώσουμε νανοαργίλους, όπως ο μπεντονίτης, που μπορούν να ενισχύσουν την αντοχή και τις φραγές του φιλμ.
«Ολόκληρη η σύνθεση σχεδιάστηκε έτσι ώστε να χρησιμοποιεί φθηνά, βιοδιασπώμενα και φιλικά προς το περιβάλλον συστατικά, με στόχο τη δημιουργία μιας βιώσιμης εναλλακτικής λύσης με βελτιωμένα χαρακτηριστικά. Όλοι μπορούν να συμβάλουν στη μείωση της χρήσης πλαστικών, και η εύρεση βιοδιασπώμενων πολυμερών εναλλακτικών αποτελεί σημαντικό μέρος της επιστήμης που βοηθά στην εξεύρεση λύσεων για τη βιομηχανία, τους καταναλωτές και το περιβάλλον. Το μεγαλύτερο μέρος των πλαστικών μίας χρήσης προέρχεται από τη συσκευασία τροφίμων επομένως τέτοιες επιλογές θα πρέπει να διερευνηθούν περαιτέρω και να ενταχθούν στην επανάσταση της κυκλικής οικονομίας για τη διατήρηση των πόρων» εξηγεί η Ματέους.
Παρότι ορισμένα πλαστικά μπορούν να επαναχρησιμοποιηθούν, στην πράξη πολύ λίγα επαναχρησιμοποιούνται. Περίπου το 60 τοις εκατό όλων των πλαστικών είναι μίας χρήσης και μόλις το 10 τοις εκατό εκτιμάται ότι ανακυκλώνεται σύμφωνα με ανάλυση στην επιθεώρηση «Nature». Σήμερα τα πλαστικά χρησιμοποιούνται σε χιλιάδες προϊόντα και η παραγωγή τους αναμένεται να συνεχίσει να αυξάνεται από 2 εκατομμύρια τόνους το 1950 σε 475 εκατομμύρια τόνους το 2022.
