Μια ομάδα με επικεφαλής ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον ανέπτυξε νέα βιοπλαστικά που αποικοδομούνται στο ίδιο χρονικό διάστημα με μια φλούδα μπανάνας σε έναν κάδο κομποστοποίησης στο σπίτι! Αυτά τα βιοπλαστικά κατασκευάζονται εξ ολοκλήρου από κυανοβακτήρια σε σκόνη, γνωστά αλλιώς ως σπιρουλίνα. Η ομάδα χρησιμοποίησε θερμότητα και πίεση για να σχηματίσει τη σκόνη σπιρουλίνας σε διάφορα σχήματα, την ίδια τεχνική επεξεργασία που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία συμβατικών πλαστικών. Τα βιοπλαστικά της ομάδας UW έχουν μηχανικές ιδιότητες που είναι συγκρίσιμες με πλαστικά μιας χρήσης, που προέρχονται από πετρέλαιο.

Η ομάδα δημοσίευσε αυτά τα ευρήματα στις 20 Ιουνίου στο Advanced Functional Materials.

«Είχαμε κίνητρο να δημιουργήσουμε βιοπλαστικά που προέρχονται από βιολογικά και βιοαποδομήσιμα στις αυλές μας, ενώ είναι επίσης επεξεργάσιμα, επεκτάσιμα και ανακυκλώσιμα», δήλωσε η ανώτερη συγγραφέας Ελευθερία Ρούμελη, επίκουρη καθηγήτρια επιστήμης και μηχανικής υλικών στο UW . «Τα βιοπλαστικά που έχουμε αναπτύξει, χρησιμοποιώντας μόνο σπιρουλίνα, όχι μόνο έχουν προφίλ αποικοδόμησης παρόμοιο με τα οργανικά απόβλητα, αλλά είναι επίσης κατά μέσο όρο 10 φορές ισχυρότερα και πιο άκαμπτα από τα βιοπλαστικά σπιρουλίνας που αναφέρθηκαν προηγουμένως. Αυτές οι ιδιότητες ανοίγουν νέες δυνατότητες για την πρακτική εφαρμογή πλαστικών με βάση τη σπιρουλίνα σε διάφορες βιομηχανίες, συμπεριλαμβανομένων των συσκευασιών τροφίμων μιας χρήσης ή οικιακών πλαστικών, όπως μπουκάλια ή δίσκοι».

Οι ερευνητές επέλεξαν να χρησιμοποιήσουν σπιρουλίνα για να φτιάξουν τα βιοπλαστικά τους γιατί πρώτα απ ‘όλα, μπορεί να παραχθούν σε μεγάλες κλίμακες.  Επίσης, τα κύτταρα της σπιρουλίνας δεσμεύουν το διοξείδιο του άνθρακα καθώς αναπτύσσονται, καθιστώντας αυτή τη βιομάζα ουδέτερη για τον άνθρακα ή δυνητικά αρνητική στον άνθρακα.

 «Η σπιρουλίνα έχει επίσης μοναδικές ιδιότητες ανθεκτικές στη φωτιά», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Hareesh Iyer , φοιτητής διδακτορικού επιστήμης υλικών και μηχανικής της UW. «Όταν εκτίθεται στη φωτιά, σβήνει αμέσως, σε αντίθεση με πολλά παραδοσιακά πλαστικά που είτε καίγονται είτε λιώνουν. Αυτό το πυρίμαχο χαρακτηριστικό καθιστά τα πλαστικά με βάση τη σπιρουλίνα πλεονεκτικά για εφαρμογές όπου τα παραδοσιακά πλαστικά μπορεί να μην είναι κατάλληλα λόγω της ευφλεκτότητάς τους. 

 Η δημιουργία πλαστικών προϊόντων συχνά περιλαμβάνει μια διαδικασία που χρησιμοποιεί θερμότητα και πίεση για να διαμορφώσει το πλαστικό σε ένα επιθυμητό σχήμα. Η ομάδα του UW ακολούθησε παρόμοια προσέγγιση με τα βιοπλαστικά τους.

«Αυτό σημαίνει ότι δεν θα χρειαζόταν να επανασχεδιάζουμε τις γραμμές παραγωγής από την αρχή εάν θέλαμε να χρησιμοποιήσουμε τα υλικά μας σε βιομηχανική κλίμακα», είπε η κ. Ρούμελη. «Καταργήσαμε ένα από τα κοινά εμπόδια μεταξύ του εργαστηρίου και της κλιμάκωσης για την κάλυψη της βιομηχανικής ζήτησης».

Άλλοι ερευνητές έχουν χρησιμοποιήσει σπιρουλίνα για να δημιουργήσουν βιοπλαστικά, αλλά τα βιοπλαστικά των ερευνητών του UW είναι πολύ ισχυρότερα και πιο άκαμπτα από προηγούμενες προσπάθειες. Η ομάδα της UW βελτιστοποίησε τη μικροδομή και τη συγκόλληση σε αυτά τα βιοπλαστικά αλλάζοντας τις συνθήκες επεξεργασίας τους – όπως τη θερμοκρασία, την πίεση και τον χρόνο στον εξωθητήρα ή τη θερμή πίεση – και μελετώντας τις δομικές ιδιότητες των υλικών που προκύπτουν, συμπεριλαμβανομένης της αντοχής, της ακαμψίας και της σκληρότητάς τους.

Αυτά τα βιοπλαστικά όμως δεν είναι ακόμα έτοιμα να κλιμακωθούν για βιομηχανική χρήση. Για παράδειγμα, ενώ αυτά τα υλικά είναι ισχυρά, εξακολουθούν να είναι αρκετά εύθραυστα. Μια άλλη πρόκληση είναι ότι είναι ευαίσθητα στο νερό.

Η ομάδα αντιμετωπίζει αυτά τα ζητήματα και συνεχίζει να μελετά τις θεμελιώδεις αρχές συμπεριφοράς αυτών των υλικών. Οι ερευνητές ελπίζουν να σχεδιάσουν πλαστικά για διαφορετικές εφαρμογές δημιουργώντας μια ποικιλία βιοπλαστικών παρόμοια με την ποικιλία των υπαρχόντων πλαστικών με βάση το πετρέλαιο.

Πηγή: https://cibum.gr/nea/plastikes-viodiaspomenes-syskeyasies-apo-spiroylina/
Photo in https://www.bionity.com/en/news/1181045/new-biodegradable-plastics-are-compostable-in-your-backyard.html