Leah Shaffer, Sent-Luisdəki Vaşinqton Universiteti

Gaby Clark tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriLEAFF bioplastik qablaşdırmada alma dilimi var. Bu fermentləşdirilmiş şəkər əsaslı plastiğin orijinal forması parçalanmaq üçün yüksək temperaturda kompostlama tələb edir, lakin WashU-nun mühəndisləri bu qablaşdırmanın otaq temperaturunda zərərsiz üzvi materiala çevrilən yeni formasına malikdirlər. Kredit: Puneet Dhatt

Cəmiyyət uzun müddət neftdən qaynaqlanan plastik çirklənmə ilə mübarizə aparır və mikroplastiklərin qida və su təchizatına zərərli təsirləri barədə məlumatlı olmaq daha çox təzyiq yaradır.

Buna cavab olaraq, tədqiqatçılar ənənəvi plastiklərin və ya “bioplastiklərin” bioloji parçalana bilən versiyalarını inkişaf etdirirlər. Bununla belə, hazırkı bioplastiklər də problemlərlə üzləşirlər: Hazırkı versiyalar neft-kimya əsaslı plastiklər qədər güclü deyil və onlar yalnız yüksək temperaturda kompostlama sistemi vasitəsilə pisləşirlər.

Təvazökar yarpaqdan ilham alaraq hər iki problemi həll edən Sent-Luisdəki Vaşinqton Universitetində tədqiqatçılara daxil olun. Plastikdən çox əvvəl insanlar qidalarını sellüloza ilə zəngin hüceyrə divarlarının altında yatan quruluşa görə asanlıqla bioloji parçalanan yarpaqlara bükmüşdülər. WashU-nun kimya mühəndisləri bioplastiklərin dizaynına sellüloza nanoliflərini təqdim etmək qərarına gəliblər.

Lucy və Stanley Lopata professoru və McKelvey Mühəndislik Məktəbinin enerji, ətraf mühit və kimya mühəndisliyi kafedrasının sədri Joshua Yuan, “Biz ortada sellülozun, iki tərəfdə isə bioplastiklərin olduğu çox qatlı struktur yaratdıq” dedi. Yuan həm də Bioistehsal üçün Karbon İstifadəsinin Yenidən Dizaynı (CURB) Mühəndislik Araşdırma Mərkəzinin direktorudur. “Bu yolla biz çox güclü və çoxfunksiyalılıq təklif edən material yaratdıq” dedi.

Texnologiya bu gün ən yüksək istehsal olunan iki bioplastiklə işləməkdən yaranıb. Bu ilin əvvəlində Green Chemistry- də nəşr olunan bir araşdırmada Yuan və həmkarları nişastadan əldə edilən bir plastik olan polihidroksibutiratın (PHB) gücünü və bioloji parçalanmasını yaxşılaşdırmaq üçün yarpaqdan ilham alan selüloz nanolif strukturunun bir variasiyasından istifadə etdilər; Nature Communications -da yeni nəşr olunan yeni bir məqalədə təfərrüatlı olaraq polilaktik turşu (PLA) üçün texnikalarını daha da təkmilləşdirdilər .

Plastik qablaşdırma bazarı, zərərli mikroplastiklərə parçalanan neftdən hazırlanan polimerlər olan polietilen və polipropilenin üstünlük təşkil etdiyi 23,5 milyard dollarlıq sənayedir. Tədqiqatçıların Layered, Ekoloji, Qabaqcıl və Çoxfunksiyalı Film (LEAFF) adlı optimallaşdırılmış bioplastik PLA-nı otaq temperaturunda bioloji parçalana bilən qablaşdırma materialına çevirdi.

Bundan əlavə, struktur aşağı hava və ya su keçiriciliyi kimi digər kritik xüsusiyyətlərə imkan verir, qidanı sabit saxlamağa kömək edir və çap edilə bilən bir səthdir. Bu, istehsalçıları qablaşdırma üçün ayrı-ayrı etiketlər çap etməkdən xilas etdiyi üçün bioplastiklərin əlçatanlığını yaxşılaşdırır.

“Bütün bunlara əlavə olaraq, LEAFF-ın əsas selüloz quruluşu ona polietilen və polipropilen kimi neft-kimya plastiklərindən belə daha yüksək dartılma gücü verir”, – Ph.D Puneet Dhatt izah etdi. Yuanın laboratoriyasında tələbə və məqalənin ilk müəllifi.

Yenilik WashU-nun mühəndislərinin təkrarladığı sellüloz quruluşunu, bioplastiklərin içərisinə daxil edilmiş sellüloz fibrillərini əlavə etməkdə idi.

“Bu unikal biomimik dizayn bizə bioplastikdən istifadənin məhdudiyyətlərini aradan qaldırmağa və bu texniki maneəni dəf etməyə və daha geniş bioplastik istifadəyə imkan verməyə imkan verir” dedi Yuan.LEAFF həyat dövrünün təmsili. Kredit: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61693-2

Dairəvi iqtisadiyyat hazırdır

Birləşmiş Ştatlar bioplastiklər bazarında üstünlük təşkil etmək və tullantıların havanı və suyu çirkləndirmək və ya poliqonlarda oturmaq əvəzinə təkrar istifadə edildiyi, sistemlərə qaytarıldığı ” dairəvi iqtisadiyyat ” yaratmaq üçün unikal mövqeyə malikdir.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .

Yuan bu texnologiyanın tezliklə genişlənəcəyinə ümid edir və bu təkmilləşdirilmiş prosesləri sənayeyə çatdırmaq üçün kommersiya və xeyriyyə tərəfdaşları axtarır. Asiya və Avropa tədqiqat institutlarından olan rəqiblər də oxşar texnologiyanın yaradılması üzərində işləyirlər. Lakin ABŞ sənayeləri ölkənin geniş kənd təsərrüfatı sisteminə görə üstünlüyə malikdir və WashU ölkənin kənd-kimya sənayesinin mərkəzinə yaxındır.

“ABŞ kənd təsərrüfatında xüsusilə güclüdür” dedi Yuan. “Biz bioplastik istehsalı üçün xammal ehtiyatını dünyanın digər hissələri ilə müqayisədə daha aşağı qiymətə təmin edə bilərik.”

Yuan “xammal ehtiyatı” laktik turşu , asetat və ya oleat kimi yağ turşuları, bioplastik fabriklər kimi xidmət edən mikroblar tərəfindən qarğıdalı və ya nişasta fermentasiyası məhsulları kimi kimyəvi maddələrə aiddir .

Məsələn, Pseudomonas putida, PHB daxil olmaqla, müxtəlif polihidroksialkanoatların (PHA) istehsalında da daxil olmaqla, fermentasiya sənayesində geniş istifadə olunan mikrob ştamıdır.

McKelvey Engineering tədqiqatçıları karbon dioksid, liqnin və qida tullantıları da daxil olmaqla müxtəlif tullantıları P. putida kimi suşlardan istifadə edərək bioplastikaya çevirmək yollarını işləyib hazırlamışlar . Təkmilləşdirilmiş bioplastik dizaynla Yuanın araşdırması daha səmərəli şəkildə istehsal oluna bilən və ətraf mühitə zərərsizləşdirilə bilən PHB və PLA versiyası ilə bu döngəni daha da doldurur.

“Birləşmiş Ştatların tullantı problemi var və dairəvi təkrar istifadə bu tullantıları faydalı materiallara çevirmək üçün uzun bir yol keçə bilər” dedi Yuan. “Əgər bioplastik tədarük zəncirimizi gücləndirə bilsək, bu, iş yerləri və yeni bazarlar yaradar” dedi.

Daha çox məlumat: Jinghao Li et al, Güc, parçalanma və funksionallığı sinergik şəkildə artırmaq üçün çoxfunksiyalı gücləndirilmiş bioplastiklərin (MReB) inteqrasiya olunmuş dizaynı, Yaşıl Kimya (2025). DOI: 10.1039/D4GC02440K

Puneet S. Dhatt et al, Biomimetic laylı, ekoloji, qabaqcıl, davamlı qablaşdırma üçün çox funksiyalı film, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-61693-2

Jurnal məlumatı: Nature Communications , Green Chemistry  

Sent-Luisdəki Vaşinqton Universiteti tərəfindən təmin edilmişdir