Obwohl immer mehr Unternehmen die Menge an Kunststoff in Verpackungen reduzieren oder nachhaltigere Verpackungen herstellen, besteht ein Großteil der Verbraucherverpackungen aus Kunststoff. Ein Team des Georgia Institute of Technology möchte die wachsende Liste nachhaltiger Alternativen mit einer neuen Art von flexiblem Kunststoff erweiternVerpackung.
Die neue synthetische Kreation würde ein Material aus Krabbenschalen und Baumfasern verwenden, das eine kunststoffähnliche Substanz bilden könnte. Chitin - eine faserige Substanz - bildet einen Hauptteil des Exoskeletts eines Arthropoden. Baumzellulose könnte auch viel seinnachhaltigere und leicht recycelbare Alternative. Um die Verpackung herzustellen, sprühten die Forscher mehrere Schichten Chitin und Cellulose zusammen, um eine flexible Folie zu bilden, die mit den gängigen Verpackungshüllen aus Kunststoff mithalten kann.
"Der wichtigste Maßstab, mit dem wir ihn vergleichen, ist PET oder Polyethylenterephthalat, eines der häufigsten Materialien auf Erdölbasis in transparenten Verpackungen, die Sie in Verkaufsautomaten und Flaschen für alkoholfreie Getränke sehen", sagte der Professor J. Carson Meredithan der School of Chemical and Biomolecular Engineering von Georgia Tech: "Unser Material zeigte eine bis zu 67-prozentige Verringerung der Sauerstoffdurchlässigkeit gegenüber einigen Formen von PET, was bedeutet, dass es theoretisch Lebensmittel länger frisch halten könnte."
Das Team erstellte den Film durch Suspendieren der Cellulose- und Chitin-Nanofasern in Wasser. Sobald sie nass sind, sprühen sie die Fasern auf eine Oberfläche und wechseln die Schichten ab. Sobald alles austrocknet, ist die resultierende Substanz transparent, fester als die meisten Kunststoffe und vollständigkompostierbar für Benutzer.
"Wir haben uns seit mehreren Jahren mit Cellulose-Nanokristallen befasst und nach Möglichkeiten gesucht, diese für leichte Verbundwerkstoffe sowie Lebensmittelverpackungen zu verbessern, da die Marktchancen für erneuerbare und kompostierbare Verpackungen enorm sind und die Bedeutung von Lebensmittelverpackungen insgesamt hoch istzu sein, wie die Bevölkerung weiter wächst ", sagte Meredith.
Die Entdeckung geschah laut Team eher zufällig. Sie hatten aus anderen Gründen das Potenzial von Chitin untersucht. Ein Teammitglied stellte eine einfache Frage, die den Rest der Forscher zum Nachdenken brachte: Könnte Chitin verwendet werden?in Lebensmittelverpackungen?
"Wir haben erkannt, dass die Chitin-Nanofasern positiv geladen und die Cellulose-Nanokristalle negativ geladen sind und daher als alternierende Schichten in Beschichtungen gut funktionieren können, da sie eine schöne Grenzfläche zwischen ihnen bilden", erklärte Meredith in einer Pressemitteilung.
Eines der wichtigsten Elemente einer wirksamen Frischhaltefolie oder einer anderen Lebensmittelverpackung aus Kunststoff besteht darin, dass kein Sauerstoff durchgelassen wird, wodurch die Lebensmittel länger frisch bleiben. Das neue Material zeichnet sich aufgrund der einzigartigen kristallinen Struktur aus, das dem Team zufolge hervorragend istes bildet sich. Diese Struktur dient als Gasbarriere zwischen Nahrung und der Welt der Oustiden.
"Es ist schwierig für ein Gasmolekül, in einen festen Kristall einzudringen, weil es die Kristallstruktur stören muss", sagte Meredithsind mehr Wege für ein kleines Gasmolekül leichter zu finden. "
Die nächsten Schritte für das Team, um diesen neuen Kunststoff kommerziell nutzbar zu machen, umfassen die Senkung der Produktionskosten und die Vereinfachung der Herstellungstechniken. Die Synthese der Baumcellulose wäre kein Problem, stellten die Forscher fest, aber es ist schwieriger, mit Chitin zu arbeiten.