Bakteriálna celulóza umožnila vytvorenie jedlého obalového materiálu

Rozklad plastov môže trvať 50 až 200 rokov v závislosti od toho, z čoho sú vyrobené. Používanie plastov na báze ropy v obaloch viedlo v priebehu desaťročí k značnému znečisteniu, čo viedlo k snahe vyvinúť ekologickejšie a udržateľnejšie obalové materiály.

Polyméry biologického pôvodu ponúkajú spôsob, ako „ekologizovať“ jednorazové obaly. Jeden z nich, bakteriálna celulóza, je pre výskumníkov mimoriadne zaujímavý. Ultrajemná sieť celulózových nanovlákien syntetizovaná baktériami má lepšie vlastnosti ako rastlinná celulóza. Má teda vyššiu schopnosť zadržiavať vodu, vyššiu pevnosť v ťahu, výrazne jemnú štruktúru a vysoký obsah vlákien.

Výskumníci z Čínskej univerzity v Hongkongu teraz použili bakteriálnu celulózu na vytvorenie nového kompozitného obalového materiálu na jedno použitie, ktorý je nielen ekologický, ale aj jedlý.

„V oblasti bakteriálnej celulózy sa uskutočnil rozsiahly výskum, vrátane jej použitia v inteligentných obaloch, inteligentných fóliách a funkcionalizovaných materiáloch vytvorených miešaním, povrchovou úpravou a inými technikami,“ uviedol To Ngai, zodpovedajúci autor štúdie. „Tieto štúdie dokazujú potenciál bakteriálnej celulózy ako náhrady jednorazových plastových obalových materiálov, čo z nej robí logické východisko pre náš výskum“.

Výskumníci ako základ materiálu použili celulózu vylučovanú baktériou Komagataeibacter xylinus, známym producentom udržateľnej, netoxickej bakteriálnej celulózy. Na rozdiel od rastlinnej celulózy sa bakteriálna celulóza vyrába procesom fermentácie. To znamená, že nie je potrebné vyrúbať žiadne stromy alebo plodiny a nie je potrebné ničiť žiadne biotopy. Mimochodom, baktérie Komagataeibacter sa často fermentujú na výrobu tradičného čajového nápoja kombucha.

Vedci potom vložili sójový proteín izolovaný zo sójových bôbov do celulózovej štruktúry a pokryli ju kompozitom odolným voči oleju vyrobeným z alginátu vápenatého. Celkovo ide podľa nich o pomerne jednoduchý proces.

„Nevyžaduje si špecifické reakčné podmienky ako chemické reakcie, ale skôr jednoduchú a praktickú metódu s miešaním a poťahovaním,“ povedal Ngai.

Pri testovaní vedci zistili, že nový materiál je priehľadný, odolný voči oleju, netoxický pre ľudské bunky a úplne sa rozloží za jeden až dva mesiace. Zistili tiež, že v porovnaní s polyetylénovým plastom s nízkou hustotou má materiál porovnateľné vlastnosti ako jednorazové vrecko na uloženie občerstvenia, cukroviniek, chleba alebo podobných potravín. Slamky vyrobené z tohto materiálu boli dostatočne pevné na to, aby prerazili plastovú membránu komerčne dostupného bublinkového čaju, a zachovali si svoju integritu aj po namočení do vody na 24 hodín.

„Tento prístup ponúka sľubné riešenie výzvy vývoja udržateľných a ekologických obalov, ktoré môžu vo veľkom rozsahu nahradiť jednorazové plasty,“ povedal Ngai.

A aby toho nebolo málo, zložky materiálu znamenajú, že je bezpečný pre ľudí a zvieratá.

„Materiál vyvinutý v tomto výskume je úplne jedlý, takže je bezpečný pre korytnačky a iné morské živočíchy, ktoré ho môžu konzumovať bez toho, aby spôsoboval toxicitu vo vodnom prostredí oceánu,“ povedal Ngai.

Výskumníci plánujú pokračovať v práci na svojom novom obalovom materiáli, zvyšovať jeho univerzálnosť a riešiť jednu z nevýhod používania bakteriálnej celulózy, čiže jej termoplastickosť alebo schopnosť formovať sa pri zvýšených teplotách a potom po ochladení stuhnúť.

„Jedným z hlavných problémov bakteriálnej celulózy je, že nie je termoplastická, čo obmedzuje jej potenciál na použitie v určitých aplikáciách,“ povedal Ngai. „Dúfame, že vyriešením tohto problému sa nám podarí zvýšiť konkurencieschopnosť fólií z bakteriálnej celulózy v porovnaní s tradičnými plastmi a zároveň zachovať ich ekologickosť. Tento výskum slúži ako pripomienka, že prírodné suroviny už majú potrebné vlastnosti, aby prekonali funkcie plastových obalov“.

Štúdia bola nedávno uverejnená v magazíne Society of Chemical Industry.