بیوپلیمر ترکیبی که صنعت بسته‌بندی مواد غذایی را متحول می‌کند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از ساینس دیلی، نتایج تحقیق انجام‌شده از سوی دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی، حاکی از آن است که موادی که از بیوپلیمر‌های سخت‌پوستان و جلبک دریایی مشتق می‌شوند، می‌توانند در حل چالش انسان برای جایگزینی فیلم‌های پلیمری پلاستیکی مؤثر باشند.

ترکیب «کیتوسان» بیوپلیمری که موجب سختی صدف خرچنگ می‌شود با «آگارز» بیوپلیمر استخراج‌شده از جلبک دریایی که از آن برای ساخت ژله استفاده می‌شود به ایجاد فیلم‌های کامپوزیت بیوپلیمری منحصربه‌فرد با استحکام بالا منجر می‌شود.

این فیلم‌های ترکیبی زیست تخریب‌پذیر بوده و خواص ضدباکتریایی دارند، آب را دفع می‌کنند و شفاف هستند. این یافته‌ها می‌تواند در نهایت به تولید فیلم‌های تجدیدپذیر برای استفاده در صنعت بسته‌بندی مواد غذایی و کالا‌های مصرفی منجر شود.

البته، ترکیب کیتوسان و آگاروز کار چندان آسانی نیست و تلاش‌های قبلی برای ساخت چنین ترکیبی، فقط به بهبود ویژگی‌های کلی محصول پلیمری منجر شد که البته بعد از خشک شدن، زبر و فاقد استحکام لازم بود.

برای همین، در تحقیق انجام‌شده از سوی دانشگاه کارولینای شمالی، پژوهشگران در رویکردی جدید، فیلم‌های آگارز را با مواد فیبریل‌شده در مقیاس کلوئیدی تقویت کردند که از کیتوسان ساخته شده بودند. در این روش، میکرو‌کیتوسان و نانو‌فیبریل‌ها به‌صورت سلسله مراتبی منشعب می‌شوند تا استحکام و پایداری فیلم آگارز را در جایی که در آن جاسازی شده است، فراهم کنند.

استحکام کامپوزیت‌های بیوپلیمری حدود چهار برابر بیشتر از فیلم‌های آگارز غیرترکیبی است و در برابر باکتری ای. کولای هم مقاوم است که سویه‌هایی از آن باعث عفونت روده می‌شود.

همچنین، ورق ساخته‌شده از فیلم‌های کامپوزیت بیوپلیمری، یک ماه پس از دفن شدن زیر خاک، به شدت تخریب می‌شوند، در حالی که، در بازه زمانی مشابه، کیسه پلاستیک معمولی‌ای که برای بسته‌بندی ساندویچ استفاده می‌شود، کاملاً دست نخورده باقی می‌ماند.

البته، برای اینکه پلیمر‌های زیستی جایگزین انواع صنعتی شوند، باید در برابر اکسیژن و آب هم غیرقابل نفوذ شوند و به همین دلیل، تیم تحقیق دانشگاه کارولینای شمالی به تلاش برای بهبود بیوپلیمر ترکیبی خود ادامه می‌دهد.

افزایش مقیاس‌پذیری فرآیند تولید مواد نیز یکی از اهداف آتی است و دانشمندان باید راهی برای تولید سریع، به‌صرفه و انبوه ورق‌های بیوپلیمری پیدا کنند.