Сибирские ученые создали материал с минимальным сроком разложения в почве
Российские ученые разработали биоразлагаемый строительный композит, полностью исчезающий в почве за несколько месяцев без ущерба для окружающей среды.
Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail
Российские ученые представили новый экологичный материал, который способен полностью при попадании в почву разлагаться всего за несколько месяцев. Разработка может стать альтернативой традиционным пластикам и снизить нагрузку на окружающую среду. Результаты работы опубликованы в рецензируемом научном журнале Polymers.омпозит из отходов и бактерий.
Технологию создали специалисты Красноярского научного центра Сибирского отделения РАН и Института биофизики СО РАН. В основе материала — биополимеры класса полигидроксиалканоатов (ПГА), которые синтезируются микроорганизмами. В качестве сырья ученые использовали отходы пищевой промышленности — жир, получаемый при переработке рыбы, а также растительные наполнители: древесную муку и волокна.
Такой подход позволил не только сделать материал экологичным, но и существенно удешевить производство. По оценке исследователей, использование отходов снижает стоимость биополимеров в несколько раз, что делает их конкурентоспособными по сравнению с представленными на рынке аналогами.
Для повышения качества композита применили специальный растворный метод, который обеспечивает равномерное распределение компонентов и улучшает прочность и влагостойкость материала.
Экологические преимущества
Главное преимущество нового композита — его способность полностью разлагаться в естественных условиях почвы за несколько месяцев. Это особенно важно на фоне того, что многие «биоразлагаемые» пластики в реальности требуют промышленных условий компостирования и могут сохраняться в природе годами.
Разложение таких материалов происходит благодаря бактериям и грибам, которые превращают полимер в воду, углекислый газ и биомассу.
В мире уже ведутся разработки аналогичных материалов: например, в Китае создан биопластик из бамбука, который разлагается в грунте за 50 дней.
Некоторые экспериментальные полимеры могут исчезать в почве всего за 10 дней, одновременно обогащая ее питательными веществами.
Перспективы применения
Новый композит может использоваться в производстве упаковке, в строительстве и сельском хозяйстве. Особенно перспективно его применение в одноразовой продукции, где важно сочетание прочности и быстрой утилизации.
В будущем подобные материалы могут стать частью экономики замкнутого цикла, где отходы одного производства служат сырьем для другого.
Ключевая проблема для более активного внедрения биоразлагаемых ПГА — их высокая стоимость, которая в зависимости от объемов производства и типа сырья в 2-2,5 раза превышает сегодня стоимость полилактида и в 3-4 раза — стоимость полиолефинов. При этом сегмент ПГА в сфере производства разрушаемых полимерных материалов показывает самый быстрый рост, который, по прогнозам, в период 2024-2030 гг. составит до 16,4% в год. Жир, полученный из голов копченой кильки, стоит примерно 35 рублей за килограмм, что вдвое ниже стоимости глюкозы. С учетом снижения затрат на субстрат в случае применения жира, удельные затраты снижаются от 2,5 до 3,5 раз. В результате стоимость ПГА становится сопоставимой с полилактидами. Это делает сконструированные композиты конкурентоспособными и открывает перспективы для их массового производства. Синтез ПГА из отходов не только снижает стоимость полимеров, но и расширяет их применение: от медицины до сельского хозяйства, технических областей, строительства, мебельной промышленности. В зависимости от назначения можно выбирать подходящий источник сырья, оптимизируя стоимость и качество полимера.Татьяна Волова руководитель проекта, заведующая лабораторией биотехнологии Института биофизики СО РАН, д.б.н., профессор.
Недавно мы рассказали про другой примечательный сибирский композит: ученые в 2 раза повысили стойкость титана.
российские ученыеПоделиться
