Пластиковый апокалипсис отменён: учёные создали чудо-материал из листьев

Проблема загрязнения окружающей среды пластиковыми отходами, изготовленными из нефтепродуктов, уже давно беспокоит общество.

Особую тревогу вызывает микропластик, который проникает в продукты питания и питьевую воду, нанося вред здоровью и экосистемам.

В качестве решения этой проблемы специалисты активно работают над созданием экологичных альтернатив — биопластиков, которые способны разлагаться в природных условиях. Однако существующие варианты таких материалов имеют свои недостатки: они уступают традиционным пластикам в прочности и требуют специальных условий, таких как высокотемпературное компостирование, для полного разложения.

Исследователи из одного из американских университетов нашли способ устранить эти ограничения, вдохновившись природным примером — обыкновенным листом. Ещё до появления пластика люди использовали листья для упаковки пищи, ценя их за способность быстро разлагаться благодаря клеточным стенкам, насыщенным целлюлозой. Учёные решили применить этот принцип, внедрив целлюлозные нановолокна в структуру биопластика.

По словам разработчиков, им удалось создать многослойный материал, в котором центральный слой состоит из целлюлозы, а внешние слои — из биопластика. Такая конструкция позволила значительно повысить прочность и универсальность материала, сделав его конкурентоспособным по сравнению с традиционными пластиками.

Для создания нового биопластика были усовершенствованы два наиболее качественных вида биопластика, существующих на сегодняшний день. В ходе исследований, опубликованных в научных журналах, специалисты применили целлюлозные нановолокна, чтобы улучшить свойства полигидроксибутирата (PHB) — биопластика, получаемого из крахмала, а также полимолочной кислоты (PLA).

Рынок упаковочных материалов, оцениваемый в миллиарды долларов, сегодня в основном представлен полиэтиленом и полипропиленом — полимерами, которые производятся из нефти и со временем распадаются на вредный микропластик. Новый биопластик, получивший название "многослойная экологичная плёнка" (LEAFF), позволяет решить эту проблему. Он способен разлагаться при комнатной температуре, а также обладает рядом дополнительных преимуществ, таких как низкая проницаемость для воздуха и воды, что помогает дольше сохранять свежесть продуктов. Кроме того, поверхность материала подходит для нанесения печати, что избавляет производителей от необходимости использовать отдельные этикетки.

Разработчики отметили, что благодаря целлюлозной структуре их биопластик превосходит по прочности даже традиционные пластики, такие как полиэтилен и полипропилен. Уникальная конструкция, вдохновлённая природой, позволила преодолеть технические барьеры, которые ранее ограничивали использование биопластиков, и открыла путь к их более широкому применению.

Эта разработка может стать важным шагом на пути к созданию экономики замкнутого цикла, при которой отходы не накапливаются в окружающей среде, а перерабатываются и возвращаются в производственный процесс. Исследователи выразили надежду, что их технология в скором времени найдёт применение в промышленности, и уже ведут поиск партнёров для её коммерциализации.

Особое внимание уделяется потенциалу США в этой области, где развитая сельскохозяйственная база позволяет производить сырьё для биопластиков по конкурентоспособным ценам. Речь идёт о таких веществах, как молочная кислота и жирные кислоты, которые получают путём ферментации кукурузы или крахмала с использованием микроорганизмов.

Кроме того, разработчики подчеркнули, что их технология позволяет перерабатывать различные виды отходов, включая углекислый газ, лигнин и пищевые остатки, превращая их в полезные материалы. Это не только помогает решить проблему отходов, но и создаёт новые экономические возможности, включая рабочие места и рынки сбыта.

Уточнения

Прохибити́н (англ. Prohibitin, PHB) — многофункциональный белок, кодируемый у человека геном PHB. Ген Phb выявлен у животных, грибов, растений и одноклеточных эукариот.