Исследователям удалось получить биопластики с широким набором механических свойств. Что еще более перспективно, материалы были получены из отходов пищевых производств, полученных при переработке как из злаковых, так и овощных культур. В новой работе описывается простой метод превращения растительных пищевых отходов в пластические массы на основе целлюлозы.

Большинство синтетических полимеров и пластических масс представляют собой определенную проблему для окружающей среды – их получают из нефтехимического сырья, из-за чего они не могут разлагаться в условиях живой природы, в ряде случаев при их изготовлении необходимо использовать токсичные вещества, например фталаты или бисфенол-А.

Илкер Байер (Ilker S. Bayer) и Атанассиа Атанассиу (Athanassia Athanassiou) с коллегами из Итальянского Технологического Института решили найти способ получения пластиков из биомассы таким образом, чтобы полученные материалы были бы рециклизуемы, биоразлагаемы и, насколько это возможно, нетоксичны. В качестве потенциального сырья для таких полимеров рассматривается целлюлоза, которая представляет собой наиболее распространенный в природе возобновляемый полимерный материал.

Рис. 1. Рисунок из Macromolecules 2014, DOI: 10.1021/ma5008557.

Для получения полимеров исследователи решили использовать методику, которая обычно применяется в производстве биотоплива для разрушения цепи целлюлозы до простых сахаров – обработка материала кислотой.

Так как целью исследователей была не конверсия целлюлозы в отдельные молекулы глюкозы, а разрушение аморфных участков биополимера и увеличение его степени кристалличности, исследователи решили использовать трифторуксусную кислоту, которая хотя и является одной из самых сильных органических кислот, уступает в силе минеральным кислотам, традиционно применяющимся в получении биотоплива.

Итальянские химики использовали трифторуксусную кислоту для замочки несъедобных отходов, появляющихся при переработке шпината, риса, бобов какао и петрушки. Через несколько дней замочки в трифторуксусной кислоте исследователи удалили летучую кислоту отгонкой и получили пластические покрытия и пленки с различными механическими свойствами.

Исследователи отмечают, что

напряжение на разрыв полученных полимеров сравнимо с аналогичными параметрами таких карбоцепных синтетических полимеров, как полиэтилен и полиэтилентерефталат. Полимеры, полученные из растительного сырья, начинают термически разлагаться при значении температуры от 150 до 300 °C. Известно, что большинство синтетических полимеров разлагаются при этих же температурах.

Таким образом была продемонстрирована возможность замены ряда не разлагающихся в условиях природы полимеров, получаемых из нефтехимического сырья, на биопластики, которые можно синтезировать из отходов сельского хозяйства или пищевых производств.