Новости

ЮУрГУ

Ученые ЮУрГУ работают над созданием уникального биоразлагаемого пластика

Участники проектного обучения в ЮУрГУ разработали биопластик, который может послужить альтернативой синтетическим полимерам.Он будет сохранять эксплуатационные свойства только в течение «срока службы», а затем подвергаться биоразложению при заранее заданных условиях.
Ученые ЮУрГУ работают над созданием уникального биоразлагаемого пластика

Для обработки композиционного раствора из растительных биополимеров (зерновых культур, картофеля), растворителей и пластификаторов ученые предлагают модифицировать традиционную технологию получения биопластика за счет применения ультразвука. В чем преимущества этой технологии, что она может дать для развития экономики и экологии? Об этом рассказывает участник проектного обучения в ЮУрГУ, магистрант кафедры "Пищевые и биотехнологии"  ЮУрГУ Артем Малинин.

Удар ультразвуком

 — Что даст разработка «растительного» биопластика?
 — Мы поставили перед собой амбициозную цель — разработать технологию получения экологически чистого и безопасного биопластика, который будет выполнять свое рабочее назначение, обладать такими характеристиками, как эластичность, прочность и в то же время станет биоразлагаемым. Обычно для изготовления одноразовой посуды применяют получаемые из нефти стойкие к питающимся органикой микробам полимеры, сбор и утилизация которых обходятся очень дорого. Правда, за рубежом, да и в последнее время в России, вместо пластмассы для изготовления посуды уже начинают применять биопластик, который быстро распадается и не наносит вреда экологии. Но у него есть и свои минусы — технологические трудности, проблемы с регулированием скорости распада на свалках под воздействием дождя, температурных аномалий, других природных и техногенных сюрпризов окружающей среды. А использование в рецептуре биопластика сильных кислот может нанести сельхозкультурам серьезный вред. К тому же биотарелки, пленки, изготовленные по зарубежным технологиям, недоступны для рядового потребителя.
 — В чем преимущества вашей технологии?
 — Для выделения крахмальной фракции мы используем экологическое чистое сырье — картофель и зерно, которое модифицируем. С помощью модификации мы изменяем одно или несколько свойств крахмала. Это изменение не является генетическим, поскольку при модификации готового крахмала лишь улучшается одно из его свойств, например, как свойства загустителя. В итоге улучшенный модифицированный крахмал улучшает свойства нового биопластика. Получение биополимеров — одно из направлений глубокой переработки растительного сырья. Новые биопластики будут обладать улучшенными деформационно-механическими свойствами, их можно будет производить на стандартном оборудовании промышленных предприятий. Стоит также отметить, что на выходе готовое изделие не будет содержать ГМО, поскольку для получения биопластика мы применяем вполне безопасное сырье, которое обрабатываем ультразвуком. Под его воздействием крахмал меняет микроструктуру, происходит модификация сырья, но без генной инженерии.

Энергия пузырьков
 — К метаморфозам сырья приводит не только ультразвук?
 — Вместе с ультразвуком трансформацию крахмального раствора «подстегивает» процесс кавитации — схлопывания микропузырьков с выделением колоссальной энергии. Причем ультразвук воздействует на раствор «в холодной рубашке», и при этом клейстеризации, разрушения структуры крахмального зерна, не происходит. К слову, нашу технологию мы применяем и при производстве кисломолочной продукции, ее срок хранения увеличивается.
 Кроме того, для придания крахмалу нужных свойств широко используется сочетание сонохимического подхода с кислотным гидролизом. Для этого мы добавляем в рецептуру кислоты так называемой антиоксидантной направленности: аскорбиновую, щавелевую. В ходе кислотного гидролиза — разложения вещества с появлением новых соединений — они изменяют структуру и свойства крахмала, встраиваются в систему вещества.
 — Какие ценные свойства приобретает «ультразвуковой» биополимер?
 — Его компоненты под влиянием ультразвука равномерно распределяются в матриксе — составе композиционных биоматериалов. В итоге такая биопленка приобретает прозрачность и эластичность и служит хорошей заменой традиционному целлофану. Пакеты из нее не мнутся, выдерживают большой вес, а главное, быстро разлагаются при определенных условиях.
 По той же схеме биопластик можно использовать и для изготовления одноразовой посуды, нужно только изменить компонентный состав и параметры ультразвуковой обработки.
 Съедобный пластик
 — А можно ли такую пленку либо упаковку не выбрасывать, а использовать в пищу?
 — Почему нет? Биопленка вырабатывается из растительных съедобных материалов: крахмал, желатин и т.д. Производимый продукт будет абсолютно безопасным для человека и экологии. Производство съедобной «оболочки» открывает самые широкие перспективы для упаковочной промышленности, фастфуда, изготовления сухих каш, вермишели и других продуктов быстрого приготовления.
 — Съедобная пленка и одноразовая посуда может быть не только безвредной, но и полезной?
 — Это так. В ее состав есть резон добавить биоактивные вещества, которые пойдут только на пользу организму. Съедобные упаковки могут обладать и антиоксидантными свойствами. Для этого нужно подобрать составляющие ингредиенты, продолжительность ультразвукового и термического режима при обработке.
«Биопосуду» — на поток
 — А когда дойдет дело до практического применения?
 — Оно уже на подходе. На прошедшей недавно в ЮУрГУ научно-практической конференции «Прикладные аспекты сонохимии» большой интерес к нашим ноу-хау проявил Дмитрий Ткачуков, руководитель проектов «Агропромышленный парк Гогино» и «Биотехнологические исследования». Производственники готовы вкладывать  средства в инновационные технологии по разработке биоразлагаемого полимера из модифицированного крахмала, чтобы использовать его в изготовлении одноразовой посуды.
 Мы продолжаем свои исследования, экспериментируем с новым составом природного растительного сырья, режимом ультразвуковой обработки. В условиях ухудшающейся экологической ситуации, нашествия человека на природу «биопосуда» — реальный шанс сберечь наш общий дом от загрязнения отходами, сохранить для потомков среду обитания.