Wykorzystanie odnawialnych tworzyw sztucznych na bazie odpadów biologicznych do koncepcji opakowań kompostowalnych
Oczekuje się, że naturalne zasoby ropy naftowej, które stanowią podstawę większości tworzyw sztucznych, zostaną wyczerpane w ciągu najbliższych 30 lat. Dlatego też niezwykle istotne jest znalezienie odnawialnych surowców będących alternatywą dla tworzyw sztucznych nowej generacji. W ramach projektu ECLIPSE (Renewable eco-friendly poly (lactic acid) nanocomposites from waste sources), finansowanego ze środków UE, przyjrzano się poli(L-mleczanowi) (PLA) i biodieslowi na bazie glonów. PLA to bioplastik obecnie uzyskiwany ze źródeł odnawialnych, takich jak kukurydza czy trzcina cukrowa. Celem projektu było stworzenie w 100% odnawialnych materiałów opakowaniowych z tworzyw sztucznych niepochodzących od roślin uprawnych ani ze źródeł kopalnych. Zaplanowano także opracowanie wypełniaczy macierzy PLA, ekstrahowanych z rośliny bananowca, muszli skorupiaków i innych występujących w dużych ilościach źródeł odpadów (w tym z łusek migdałów). Prace nad biodieslem na bazie odpadów glonowych obejmowały określenie najlepszej odmiany glonów o podwójnym zastosowaniu, na bazie składu biochemicznego (wysokiej zawartości lipidów do produkcji biodiesla oraz wysokiej zawartość węglowodanów do produkcji PLA). Zespół zdołał także opracować najskuteczniejsze procedury uprawy z myślą o zwiększeniu skali do skali przemysłowej. Ostatecznie w badaniu skoncentrowano się także na ekstrakcji węglowodanów, fermentacji enzymatycznej i polimeryzacji PLA. Faza bio-nano wypełniaczy obejmowała wyizolowanie pulpy celulozowej z odpadów bananowych, a także chityny z muszli skorupiaków. Na podejścia te złożyło się kilka metod: procesy mechaniczne i chemiczne oraz ekstrakcja z użyciem cieczy jonowych. Dodatkowe etapy obejmowały modyfikację chityny i celulozy; zespół wyprodukował oba te materiały za sprawą trzech różnych metod. Prace nad wypełniaczami z występujących obficie źródeł obejmowały ocenę krzemianów nieorganicznych jako barier gazowych, a także podobną ocenę nanocząstek tlenków metali jako barier świetlnych. Zespół rozważył także mikrowypełniacze nieorganiczne z myślą o stabilności cieplnej i redukcji kosztów. Badacze opracowali nowatorskie technologie dyspersji nanowypełniaczy w ramach działań w kierunku uprzemysłowienia. Etap ten koncentrował się na metodach wytłaczania z podawaniem ciekłym w połączeniu ze środkami uplastyczniającymi. W wyniku prac uzyskano przedmieszki i związki o dobrych właściwościach. Partnerzy projektu wykorzystali materiały i technologie powstałe w ramach projektu w określonych zastosowaniach. Wśród nich znalazły się worki do zastosowań rolnych, a także elastyczne torebki na wilgotne chusteczki i inne materiały czyszczące. W ramach badania z powodzeniem wyprodukowano kilka kompostowalnych tworzyw sztucznych PLA do tego typu zastosowań. Wśród innych działań projektu można wymienić szkolenie doktorantów. Badanie zaowocowało 17 pracami naukowymi i 30 prezentacjami konferencyjnymi. W ramach projektu zorganizowano także warsztaty. Projekt ECLIPSE stworzył możliwość opracowywania sztucznych tworzyw opakowaniowych z materiałów nieopartych na ropie naftowej. Tego typu alternatywy stanowią obietnicę zmniejszenia negatywnego wpływu przemysłu na środowisko, tym bardziej że nowe tworzywa sztuczne są także biodegradowalne.
Słowa kluczowe
Tworzywa sztuczne, poli(L-mleczan), glony, biodiesel, odnawialny, opakowania kompostowalne
