Ученые из Красноярского научного центра СО РАН разработали технологию получения полностью биоразлагаемых полимерных композитов на основе полигидроксиалканоатов (ПГА) и растительных наполнителей — древесной муки, костры и волокон технической конопли. Разработка направлена на сокращение количества неразлагаемого пластика в окружающей среде и снижение стоимости «зеленых» материалов за счет использования отходов рыбопереработки, лесопромышленного комплекса и агроиндустрии, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Специалисты отметили, что свойства новых композитов можно целенаправленно изменять: делать материал более прочным и влагостойким для строительства и сельского хозяйства или, наоборот, быстро разлагающимся для упаковки и одноразовых изделий.
Технология включает несколько этапов. Сначала ученые синтезировали полимер с использованием отработанного жира, извлеченного из остатков переработки балтийской кильки. Эти отходы консервного производства обычно отправляются на свалки, но в лаборатории они стали питательной средой для бактерий, производящих полимер. Потом полученный ПГА смешивали с растительными компонентами: древесной мукой березы, кострой и волокнами технической конопли.
Выбор наполнителей обусловлен их доступностью и экологичностью. Отходы березы — возобновляемое сырье с высоким содержанием целлюлозы, а конопля отличается быстрым ростом, высокой урожайностью и прочностью волокон, что позволяет создавать легкие и прочные изделия.
Свойства композитов зависят от типа и количества наполнителя. Добавление древесных или травянистых отходов позволяет получать материалы, по прочности сопоставимые с традиционными древесно-стружечными плитами, но без использования токсичных формальдегидных смол или полиолефинов. Конопляная костра увеличивает механическую прочность, а волокна конопли ускоряют разложение полимера в почве, что важно для утилизации.
Для получения однородных смесей ученые применили растворный метод: наполнитель смешивали с полимером в органическом растворителе, затем осаждали этанолом и высушивали. Это позволило добиться равномерного распределения компонентов и минимизировать дефекты.
Основная проблема внедрения ПГА — их высокая стоимость. Но использование жира из отходов рыбопереработки позволяет снизить затраты на углеродный субстрат в 2,5−3,5 раза, делая стоимость ПГА сопоставимой с полилактидами. Это открывает перспективы для массового производства новых композитов. Лабораторные испытания подтвердили их высокую биоразлагаемость: образцы с 70% содержанием волокон конопли теряли более половины массы за три месяца. Таким образом, изменяя состав, можно задавать нужные свойства материала — от прочности до скорости разложения.
Ранее российские ученые улучшили лазерное освещение необычным способом.
