Новый композит из «зеленых» пластиков и растительных отходов полностью разлагается в почве за несколько месяцев
Красноярские ученые получили экологичные композиты на основе биоразлагаемого полимера и растительных отходов. Новая разработка направлена на сокращение неразлагаемого пластика в окружающей среде, а также на снижение стоимости «зеленых» материалов за счет использования отходов рыбопереработки для синтеза полимеров и отходов лесопромышленного комплекса и агроиндустрии. При этом свойства пластика можно целенаправленно изменять: делать материал более прочным и влагостойким для строительства и сельского хозяйства или быстро разлагающимся для упаковки и одноразовых изделий. Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers.
Выпуск синтетических пластиков в 2025 году достиг 450 миллионов тонн, большая часть которых сохраняется в окружающей среде сотни лет. Учитывая объемы производства и потребления синтетических неразлагаемых пластмасс и необходимость перехода к экологически чистым материалам, особую актуальность приобретают разработка биоразлагаемых альтернатив и расширение ассортимента так называемых «зеленых» полимеров. Одним из многообещающих классов таких материалов считаются полигидроксиалканоаты (ПГА) — биополимеры, которые синтезируют микроорганизмы. Но увеличение объемов их производства и расширение областей применения ограничено высокой стоимостью. Высокие потребительские свойства делают эти полимеры перспективной альтернативой традиционным пластикам, получаемым из нефти.
Ученые Красноярского научного центра СО РАН разработали технологию получения полностью биоразлагаемых полимерных композитов на основе ПГА и растительных наполнителей — древесной муки, костры и волокон технической конопли. Такие композиты являются экологически чистыми и полностью биоразлагаемыми. Разработанная технология имеет потенциал для промышленного внедрения.
Технология включает в себя несколько стадий. Для начала специалисты синтезировали полимер по ранее разработанной методике с использованием отработанного жира, извлеченного из остатков переработки балтийской кильки. Эти отходы консервного производства обычно отправляются на свалки, однако в лаборатории они стали питательной средой для бактерий, которые производят полимер. Затем полученный полимер смешивали с растительными наполнителями: древесной мукой березы, кострой (одревесневшими частями стебля) и волокнами технической конопли. Выбор растительных наполнителей обоснован тем, что отходы березы — это возобновляемое и доступное сырье с высоким содержанием целлюлозы, образуемое в больших количествах в регионах с развитой лесопереработкой. Конопля характеризуется быстрым ростом и высокой урожайностью, состоит из волокон высокой прочности и долговечности; она легче и гибче древесины, что позволяет создавать более легкие и одновременно прочные изделия. Из сформированных смесей полимера и наполнителя методом горячего прессования были получены образцы новых композитных материалов.