Сотни лет против двух с половиной недель: виноградная лоза запускает обратный отсчёт для пластика

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.

Пластиковая проблема, которая больше не терпит отсрочек

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.

Поиск альтернативы в сельскохозяйственных отходах

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.

Целлюлоза как основа нового материала

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.

Почему именно виноградная лоза

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.

Прочная плёнка, которая исчезает за 17 дней

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.