Toplum uzun zamandır petrolden türetilen plastik kirliliği ile mücadele etmiştir ve mikroplastiklerin gıda ve su kaynakları üzerindeki zararlı etkilerinin farkındalığı daha fazla baskı oluşturmaktadır.
Yanıt olarak, araştırmacılar geleneksel plastiklerin veya “biyoplastiklerin” biyolojik olarak parçalanabilir versiyonlarını geliştirmektedir. Bununla birlikte, mevcut biyoplastikler de zorluklarla karşı karşıyadır: Mevcut versiyonlar petrokimya tabanlı plastikler kadar güçlü değildir ve sadece yüksek sıcaklık bir kompostlama sistemi yoluyla bozulurlar.
Louis’deki Washington Üniversitesi’nde, her iki problemi de mütevazi yaprağın ilham kaynağı ile çözen araştırmacılara girin. Plastikten çok önce, insanlar yiyeceklerini yapraklara sardı, bu da selüloz bakımından zengin hücre duvarlarının altında yatan bir yapı nedeniyle kolayca biyolojik olarak bozuldu. Washu’nun kimya mühendisleri biyoplastik tasarımına selüloz nanofiberleri tanıtmaya karar verdiler.
McKelvey Mühendislik Okulu’nda Lucy ve Stanley Lopata profesörü ve Enerji, Çevre ve Kimya Mühendisliği Başkanı Joshua Yuan, “Selüloz ortasında ve biyoplastiklerin iki tarafta olduğu bu çok katmanlı yapıyı yarattık.” Dedi. Yuan aynı zamanda Biyoman Üretim (Curb) Mühendislik Araştırma Merkezi için Karbon Kullanım Yeniden Tasarımı Direktörüdür. “Bu şekilde, çok güçlü ve çok işlevlilik sunan bir malzeme yarattık.”
Teknoloji, bugün en yüksek üretim biyoplastikleriyle çalışmaktan ortaya çıktı. Yayınlanan bir çalışmada Yeşil kimya Bu yılın başlarında, Yuan ve meslektaşları, nişasta türevi bir plastik olan polihidroksibutiratın (PHB) mukavemetini ve biyolojik olarak bozunabilirliğini arttırmak için yapraklardan ilham alan selüloz nanofiber yapılarının bir varyasyonunu kullandılar; Daha önce yayınlanan yeni bir makalede ayrıntılı olarak açıklandığı gibi, polilaktik asit (PLA) tekniğini daha da rafine ettiler. Doğa İletişimi.
Plastik ambalaj pazarı, polietilen ve polipropilen, zararlı mikroplastiklere ayrılan petrolden yapılmış polimerlerin egemen olduğu 23.5 milyar dolarlık bir endüstridir. Araştırmacıların katmanlı, ekolojik, gelişmiş ve çok fonksiyonlu film (Leaff) adı verilen optimize edilmiş biyoplastik, PLA’yı oda sıcaklığında biyolojik olarak parçalanabilen bir ambalaj malzemesine dönüştürdü.
Ek olarak, yapı, düşük hava veya su geçirgenliği gibi diğer kritik özelliklere izin verir, gıdaların sabit kalmasına yardımcı olur ve yazdırılabilir bir yüzey sağlar. Bu, üreticileri ambalaj için ayrı etiketler yazdırmaktan kurtardığı için biyoplastiklerin satın alınabilirliğini geliştirir.
Doktora Puneet Dhatt, “Tüm bunların üstünde, LeAff’in altta yatan selüloz yapısı, polietilen ve polipropilen gibi petrokimyasal plastiklerden daha yüksek bir gerilme mukavemeti veriyor.” Yuan’ın laboratuvarında öğrenci ve makalede ilk yazar.
İnovasyon, Washu’nun mühendislerinin biyoplastiklere gömülü selüloz fibrilleri çoğalttığı selülozik yapının eklenmesidir.
Yuan, “Bu eşsiz biyomimikasyon tasarımı, biyoplastik kullanım sınırlamalarını ele almamızı ve bu teknik bariyerin üstesinden gelmemizi ve daha geniş biyoplastik kullanıma izin vermemizi sağlıyor.” Dedi.
Dairesel Ekonomi Hazır
Amerika Birleşik Devletleri, biyoplastik pazarına hükmetmek ve atık ürünlerin yeniden kullanıldığı, havayı ve suyu kirletmek veya düzenli depolama alanlarında oturmak için sol yerine sistemlere geri beslenen bir “dairesel ekonomi” oluşturmak için benzersiz bir şekilde konumlandırılmıştır.
Yuan, bu teknolojinin yakında ölçeklenmesini umuyor ve bu gelişmiş süreçleri sektöre getirmeye yardımcı olmak için ticari ve hayırsever ortaklar arıyor. Asya ve Avrupa araştırma kurumlarından rakipler de benzer teknoloji geliştirmek için çalışıyorlar. Ancak ABD endüstrilerinin ülkenin geniş tarım sistemi nedeniyle bir avantajı var ve Washu ülkenin tarımsal endüstrisinin merkezine yakın.
Yuan, “ABD özellikle tarımda güçlü.” Dedi. “Biyoplastik üretim için hammaddeyi dünyanın diğer bölgelerine kıyasla daha düşük bir fiyata sağlayabiliriz.”
“Beamtock” yuan, laktik asit, asetat veya oleat gibi yağ asitleri, mısır ürünleri veya biyoplastik fabrikalar olarak hizmet veren mikroplar tarafından nişasta fermantasyonu gibi kimyasallardır.
Örneğin, Pseudomonas putida, phb dahil olmak üzere çeşitli polihidroksialkanoatlar (PHA) üretmek de dahil olmak üzere fermantasyon endüstrisinde yaygın olarak kullanılan mikrobiyal bir suşdur.
McKelvey Mühendislik Araştırmacıları, karbondioksit, lignin ve gıda atıkları da dahil olmak üzere çeşitli atıkları biyoplastiklere dönüştürmek için yolları tasarladılar. P. Putida. Geliştirilmiş biyoplastik tasarımla, Yuan’ın araştırması bu döngüyü daha da dolduruyor, PHB ve PLA’nın çok daha verimli bir şekilde üretilebilen ve çevreye güvenli bir şekilde bozulabilen bir versiyonu ile.
Yuan, “Amerika Birleşik Devletleri’nin atık sorunu var ve dairesel yeniden kullanım, bu atığı faydalı malzemelere dönüştürmek için uzun bir yol kat edebilir.” Dedi. “Biyoplastik tedarik zincirimizi artırabilirsek, iş ve yeni pazarlar yaratacaktı” dedi.
