Biodegradowalne opakowania z kompozytów z włókien roślinnych
Len i konopie są uprawiane od stuleci i stosowane do wytwarzania tkanin, papieru i filcu, a także jako źródło paszy zwierzęcej. W ramach jednego z unijnych projektów naukowych badano, w jaki sposób można by je wykorzystać do produkcji zrównoważonych opakowań. Przemysł produkcji opakowań jest żywo zainteresowany materiałami otrzymywanymi z surowców odnawialnych, takich jak naturalne włókna. Materiały biodegradowalne są jednak w ograniczonym zakresie wykorzystywane do produkcji opakowań spożywczych ze względu na słabe właściwości izolacyjne i mechaniczne naturalnych polimerów. Jeden z potencjalnych sposobów na rozwiązanie tej kwestii i stworzenie materiałów o ulepszonych właściwościach opracowano w ramach projektu FLHEA (Flax and hemp advanced fiber based composites), w którym skoncentrowano się na badaniu możliwości wykorzystania tych dwóch roślin jako zrównoważonego surowca do wytwarzania opakowań. Len i konopie wybrano z uwagi na wysoką zawartość celulozy i niską zawartość ligniny, oferując szybszą metodę izolacji mikro/nanowłókien celulozowych. Wyizolowanie celulozy z lnu i konopi polega na ekstrakcji regionów krystalicznej celulozy metodą hydrolizy kwasowej, która powoduje izolację frakcji nanokrystalicznych celulozy, znanych jako nanokryształy nitkowe lub nanowiskersy. W czasie trwania projektu uczeni opracowali metody pozwalające na łatwe manipulowanie włóknami celulozowymi. Z tych włókien wyizolowano nanokrystaliczne frakcje celulozy. Powierzchnie nanocząsteczek zmodyfikowano chemicznie w celu zwiększenia ich kompatybilności z hydrofobowymi matrycami polimerowymi oraz uniknięcia ich aglomeracji podczas łączenia, uzyskując dobry poziom dyspersji i interakcji z matrycami polimerowymi. Po zoptymalizowaniu parametrów łączenia składników w celu uzyskania pożądanego rozkładu fazy wzmacniającej w matrycy polimerowej wykonano wyciskane współbieżnie arkusze na skalę pilotażową. Dokonano też zwiększenia skali produkcji, wskutek czego uzyskano tacki kształtowane termicznie przeznaczone do pakowania żywności. Naukowcy ustalili, że len jest najlepszym źródłem włókien ze względu na wyższą zawartość celulozy. Udało się także zwiększyć ilość pozyskanej celulozy uzyskiwanej z lnu o ponad 20% w porównaniu z konopiami. Projekt FLHEA przyczyni się do opracowania i wykorzystania biodegradowalnych materiałów przeznaczonych na opakowania. Zastosowanie zrównoważonych roślin oznacza ponadto korzyści dla gospodarki i środowiska.
Sfinansowano z środków Wojewódzkiego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej w Toruniu w ramach projektu "Ekoinnowacje w inteligentnych miastach"