Пластиковая упаковка давно стала привычной частью повседневной жизни, но именно она всё чаще оказывается источником экологических проблем. Учёные ищут материалы, которые могли бы заменить одноразовый пластик без ущерба для удобства и безопасности. Неожиданный ответ пришёл из сельского хозяйства — прямо с виноградников. Об этом сообщает научный журнал Sustainable Food Technology.
Большая часть упаковки сегодня производится из пластика на основе нефти — ресурса, который не восстанавливается. После короткого срока службы такие изделия десятилетиями накапливаются в окружающей среде. Даже при существовании систем сортировки перерабатывается лишь малая доля отходов, а остальной пластик оказывается на свалках, в почве и водоёмах.
Со временем пластик распадается на микроскопические частицы. Масштаб этой проблемы оказался значительно больше прежних оценок: следы микропластика фиксируются не только в океанах, но и в воздухе крупных городов, о чём ранее говорили исследования, посвящённые микропластику в атмосфере. Эти частицы могут попадать в организм человека при дыхании и с пищей, а их долгосрочное влияние на здоровье до сих пор остаётся предметом научных дискуссий.
Сринивас Джанасвами, доцент кафедры молочного дела и пищевых технологий Университета штата Южная Дакота, сосредоточил свои исследования на снижении объёмов пластиковых отходов. Его подход основан на использовании биоотходов и сельскохозяйственных остатков для создания материалов с практической ценностью.
Одной из самых проблемных категорий он называет одноразовые пакеты из розничной торговли. Они используются считанные минуты, но затем годами загрязняют окружающую среду. В разных странах пластик уже применяют даже в качестве топлива, что подчёркивает остроту кризиса и описывается в материалах о том, как пластиковые отходы используют как топливо.
"Это моя мечта", — говорит доцент кафедры молочного дела и пищевых технологий Шринивас Джанасвами из Университета штата Южная Дакота.
В центре исследований учёного находится целлюлоза — природный биополимер, формирующий основу клеточных стенок растений. Благодаря прочной структуре она веками используется человеком: от тканей и бумаги до строительных материалов. Целлюлоза безопасна, возобновляема и полностью разлагается в природе.
Ранее Джанасвами уже получал целлюлозу из кожуры авокадо, бананов, кукурузных початков, соевых бобов и даже использованной кофейной гущи. Из этого сырья создавались тонкие плёнки, визуально и тактильно похожие на привычную пищевую упаковку.
"Извлекая целлюлозу из сельскохозяйственной продукции, можно создавать продукты с добавленной стоимостью", — отмечает Шринивас Джанасвами.
Новый этап исследований начался после общения с Энн Феннелл, заслуженным профессором кафедры агрономии, садоводства и растениеводства. Она обратила внимание на виноградную лозу — одревесневшие побеги, которые ежегодно остаются после обрезки виноградников и практически не используются.
"Каждый год мы обрезаем большую часть годичной биомассы виноградной лозы", — говорит Энн Феннелл.
Как правило, эти остатки либо компостируют, либо утилизируют иным способом. При этом лоза отличается высоким содержанием целлюлозы и низкой влажностью, что делает её удобным сырьём для переработки. Совместная работа позволила извлечь из лозы волокна, по виду напоминающие хлопок, и превратить их в упаковочную плёнку.
Исследование показало, что плёнки из виноградной лозы прозрачны и обладают высокой механической прочностью. При попадании в почву они полностью разлагаются всего за 17 дней, не оставляя токсичных следов.
"Высокая светопроницаемость упаковочных плёнок улучшает видимость продукта и облегчает контроль качества без вскрытия упаковки", — говорит Шринивас Джанасвами.
Испытания также показали, что такие материалы превосходят традиционные пластиковые пакеты по прочности на разрыв. В работе использовалась лоза, собранная на исследовательском винограднике, а процесс включал сушку, измельчение, извлечение целлюлозы и формирование плёнок.
Разработка приближает учёных к созданию упаковки, которая сочетает удобство, безопасность и экологичность. Использование сельскохозяйственных отходов снижает нагрузку на природу и помогает выстраивать модель замкнутой биоэкономики, где даже побочные продукты находят новое применение.