В Красноярском научном сообществе разработана экологически безопасная пищевая упаковка из биопластика, созданного на основе отходов рыбного производства. Инновационный материал способен к естественному разложению, не нанося ущерба экологии, не изменяет вкусовые качества и характеристики упакованных продуктов, а также обеспечивает их защиту от влаги, микроорганизмов и способствует более длительному сохранению свежести. Данная упаковка представляет собой перспективную и долговечную замену традиционному пластику. Результаты исследования были обнародованы в Журнале Сибирского федерального университета.
В сфере применения синтетических пластмасс лидирует упаковка: ежегодно производится свыше 400 миллионов тонн. Более половины всего объема производимых синтетических пластиков расходуется на изготовление упаковки, причем около 40% из них используется для упаковки и транспортировки продуктов питания и напитков. При этом значительная доля упаковки, изготавливаемой из нефти, используется всего несколько дней, после чего становится отходом, увеличивающим объем свалок и загрязняющим почву и водные ресурсы океана.
Специалисты Красноярского научного центра СО РАН и СФУ разработали прозрачные упаковочные пленки из биопластика, полученного из жиросодержащих отходов рыбопереработки. В качестве сырья использовался поли-3-гидроксибутират, биоразлагаемый полимер, который при воздействии природных микроорганизмов распадается на углекислый газ и воду, не оказывая негативного влияния на живые организмы и экологию. Благодаря методу экструзии, заключающемуся в плавлении гранул пластика и их пропускании через формующее отверстие, исследователям удалось создать однослойные прозрачные пленки без дефектов, с ровной поверхностью, исключающей наличие пор и неровностей. В процессе работы была проверена возможность использования этих пленок для упаковки пищевых продуктов и соответствие их установленным требованиям.
Упаковочные материалы для продуктов питания должны обеспечивать защиту от загрязнений, влаги, потери влаги и микроорганизмов, а также сохранять вкусовые характеристики и пищевую ценность продуктов. При этом они должны быть экологически безопасными и подверженными биоразложению. В связи с этим, разработанные в ходе исследования пленки прошли всестороннюю оценку, соответствующую российским ГОСТ и международным нормам. Полученные данные свидетельствуют о том, что пленки отвечают актуальным требованиям к упаковке пищевых продуктов. Материал демонстрирует устойчивость к воздействию влаги, пара и жидкостей, не содержит вредных компонентов, не изменяет вкус и запах продуктов и является безопасным для контакта с пищевыми продуктами. Помимо этого, гидрофобные свойства поверхности пленки препятствуют росту бактерий, что особенно актуально при упаковке продуктов. В течение 72 часов контакт с пленкой приводил к снижению численности бактерий, типичных для мясных и молочных продуктов. При этом степень воздействия зависела от типа микроорганизмов – наибольшая чувствительность была отмечена у грамотрицательных бактерий. Проведенные исследования подтверждают пригодность материала для производства пищевой пленочной упаковки, которая в настоящее время пользуется высоким спросом.
«В развитых государствах инвестиции в сферу производства упаковки уже превысили даже вложения в машиностроение, что свидетельствует о важности этого направления. Вместе с тем, продолжительность службы многих видов упаковки — всего несколько суток. После использования она почти сразу превращается в мусор, большая часть которого не перерабатывается, а накапливается в окружающей среде. Пластиковые отходы все чаще оказываются в почве, в реках и океанах, нарушая экосистемы и угрожая живым организмам. Особенно большую проблему создает именно одноразовая упаковка, на которую приходится четверть мирового производства пластмасс и которая разлагается крайне медленно: десятки, а порой и сотни лет. На этом фоне интерес к биоразлагаемым материалам становится не просто тенденцией, а необходимым ответом на экологический вызов — особенно когда такие материалы производятся не из первичного сырья, а из отходов, например, рыбной промышленности. Огромные объемы жиросодержащих рыбных остатков часто не перерабатываются вовсе, превращаясь в еще одну экологическую проблему. Использование этих отходов для получения целевых продуктов, включая разрушаемую упаковку, меняет саму логику производства: отход становится ресурсом, а упаковка — частью устойчивого цикла», — отмечает руководитель исследования, доктор биологических наук Татьяна Волова, заведующая лабораторией хемоавтотрофного биосинтеза Института биофизики СО РАН.
Работа получила поддержку Российского научного фонда (проект № 23–64–10007). Подготовка материала осуществлена при содействии Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках проведения Десятилетия науки и технологий.
Фотографии и сведения переданы Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»