Ученые сообщают, что добавление мелкого порошка из яичной скорлупы в биопластик может создать первый в своем роде биоразлагаемый упаковочный материал, который изгибается, но не ломается.

«Мы измельчаем скорлупу до мельчайшего размера, а затем добавляем в специальную смесь биопластика, которую мы разработали, – говорят ученые. – Наноразмерные частицы яичной скорлупы добавляют прочность материалу и делают его гораздо более гибким, чем другие существующие биопластики. Мы считаем, что эти черты – наряду с его биоразлагаемостью в почве – могли бы сделать такой биопластик очень привлекательной альтернативой упаковочным материалам.»

Во всем мире производители производят около 300 миллионов тонн пластика в год. Почти 99 % его сделано из сырой нефти и других видов ископаемого топлива. После того как пластик выбрасывается он может разлагаться в течение многих столетий. При его сожжении в атмосферу поступает углекислый газ, который может внести свой вклад в глобальное изменение климата.

В качестве альтернативы, некоторые производители выпускают биопластик – пластик, полученный из кукурузного крахмала, сладкого картофеля или других возобновляемых растительных источников – которые легко разлагаются или биоразлагаются в земле. Тем не менее, большинству из этих материалов не хватает прочности и гибкости, необходимой в упаковочной промышленности. И это является проблемой, так как подавляющее большинство такого пластика используется для упаковки и хранения продуктов. Таким образом, материалы на основе нефти продолжают доминировать на рынке, особенно в продуктовых и других магазинах, и по их оценкам до триллиона пластиковых пакетов ежегодно распространяются по всему миру.

Для того чтобы найти решение ученые из Tuskegee University экспериментировали с различными полимерными пластиками. В конечном счете, они остановились на смеси 70 процентов PBAT, нефтяного полимера, и 30 процентов полимолочной кислоты (PLA), полимера, полученного из кукурузного крахмала. PBAT, в отличие от других полимеров на основе нефти, начинает деградировать через три месяца после его попадания в почву.

Эта смесь имела много положительных свойств, но ученые хотели дальнейшего повышения гибкости материала. Таким образом, они создали наночастицы, изготовленные из яичной скорлупы. Они выбрали скорлупу, отчасти потому, что она пористая, легкая и в основном состоит из карбоната кальция, природного соединения, которое легко разлагается.

Добавление наночастиц яичной скорлупы в биопластик увеличивает прочность и гибкость материала, что потенциально делает его привлекательным для использования в упаковочной промышленности. Credit: Vijaya Rangari/Tuskegee University

Скорлупу промывали, измельчали в полипропиленгликоле, а затем подвергали воздействию ультразвуковых волн, которые перемалывали осколки в наночастицы размером в 350000 раз меньше диаметра человеческого волоса. Затем они добавляли небольшую часть этих частиц в смесь PBAT и PLA 70/30. Исследователи обнаружили, что эта добавка сделала смесь на 700 процентов более гибкой, чем другие биопластики. Они говорят, что такие свойства могут сделать разработанный биопластик идеальным для использования в розничной упаковке, продуктовых пакетах и контейнерах для пищевых продуктов.

В дополнение к биопластику, команда иссследует наночастицы яичной скорлупы для улучшения заживления ран, регенерации костной ткани и доставки лекарств.