Новое покрытие для бумажной упаковки уменьшит загрязнение микропластиком

Пластиковое загрязнение представляет собой глобальную проблему, которую необходимо решить. В частности, на упаковку приходится 30-50% от общего потребления пластика. Хотя бумажная упаковка экологична, ей не хватает таких важных функций, как влагостойкость и прочность. Традиционные материалы для покрытия усугубляют загрязнение пластиком, вызывая необходимость в устойчивых альтернативах.

Полиэтилен (ПЭ) и этиленвиниловый спирт (EVOH) обычно используются в качестве материалов покрытия для улучшения низких барьерных свойств бумажной упаковки, но эти вещества не разлагаются и не ухудшают загрязнение микропластиком при утилизации в естественной среде. В ответ на эту проблему были разработаны упаковочные материалы, изготовленные из веществ биологического происхождения и биоразлагаемых пластиков, но в большинстве случаев по мере улучшения характеристик упаковки биоразлагаемость быстро снижается.

KAIST объявил, что совместная исследовательская группа под руководством профессора Джэук Мёна с факультета гражданского строительства и экологического строительства, профессора Хансыля Янга с факультета наук о жизни и профессора Чончхоль Со с факультета упаковки и логистики Университета  Ёнсей решила проблему балансирования производительность и экологичность упаковки. Они успешно разработали экологичный, морской, биоразлагаемый, высокоэффективный материал для покрытия бумаги.

Биоразлагаемый пластик: пластик, который может разлагаться микроорганизмами в естественной среде, такой как почва и океан, или в искусственных условиях, таких как промышленное компостирование и анаэробное разложение микроорганизмами.

Микропластик: крошечные кусочки пластика размером менее 5 мм, образующиеся при разложении сыпучих пластиковых материалов. Микропластик может сохраняться в море более десятилетий, вызывая серьезное загрязнение морской среды.

Для покрытия бумаги команда использовала поливиниловый спирт (ПВА), сшитый борной кислотой, биоразлагаемый пластик, тем самым повысив ее биоразлагаемость, барьерные свойства и прочность. Полученная мелованная бумага показала превосходные характеристики по сравнению с обычными пластиками, обладая превосходными барьерными свойствами и физической прочностью даже во влажных условиях. 

Команда также провела углубленное исследование биоразложения и биосовместимости, чтобы систематически оценить устойчивость недавно разработанной мелованной бумаги. Биодеградация оценивалась путем моделирования морской среды, известной своими сложными условиями биоразложения. Команда использовала биореактор на базе дыхательной системы для измерения степени минерализации углерода в углекислый газ. После 111 дней биоразложения было обнаружено, что мелованная бумага достигла биоразложения на 59-82% в зависимости от компонента покрытия. Явление, при котором морские бактерии разлагают материал покрытия, было зафиксировано с помощью сканирующего электронного микроскопа. Кроме того, биосовместимость in vitro была подтверждена на клетках эмбриональных почек человека и эмбриональных фибробластов мыши, а высокая биосовместимость мелованной бумаги in vivo была подтверждена в экспериментах на мышах.

В ходе этого исследования совместная исследовательская группа предложила стратегию покрытия, которая может улучшить характеристики упаковки, сохраняя при этом устойчивость и устраняя недостатки бумажной упаковки. Бумага с ПВА-покрытием, сшитая борной кислотой, устраняет необходимость в условиях искусственного компостирования или очистных сооружениях. Будучи биоразлагаемой в естественной среде и характеризующейся низкой токсичностью, эта бумага с новым покрытием не усугубляет загрязнение окружающей среды при случайном выбрасывании. Таким образом, он представляет собой экологически чистую замену пластиковым упаковочным материалам.

Профессор Джэук Мён из KAIST, возглавлявший исследование устойчивости мелованной бумаги, сказал: «Разработка морского биоразлагаемого высокоэффективного покрытия для бумаги является результатом объединения инновационных технологий трех ведущих исследовательских групп в каждой области». Он сказал: «Мы продолжим разработку экологически чистых материалов с отличными характеристиками». Между тем, профессор Джонгчул Со из Университета Йонсей, который руководил исследованиями по разработке высокоэффективного покрытия для бумаги, отметил: «Благодаря этому исследованию мы разработали экологически чистую технологию бумажной упаковки, которая может заменить неразлагаемую пластиковую упаковку, и мы ожидаем, что Результаты исследования будут применены в промышленности».