De zoektocht om plastic uit de vuilnisbelt te houden en tegelijkertijd te voldoen aan de behoeften van de voedingsindustrie is gevuld met obstakels.

Een biologisch afbreekbare vervanger voor op aardolie gebaseerde producten moet aan allerlei normen voldoen en, tot dusver, pogingen tot levensvatbare vervangingen uit hernieuwbare bronnen hebben beperkt succes gehad vanwege verwerkings- en economische beperkingen. Tussen de obstakels, producten zijn tot nu toe te broos geweest voor voedselverpakkingen.

Maar nieuw onderzoek van de Ohio State University heeft aangetoond dat het op een nieuwe manier combineren van natuurlijk rubber met bioplastic resulteert in een veel sterkere vervanging voor plastic, een die nu al de interesse wekt van bedrijven die hun ecologische voetafdruk willen verkleinen.

Bijna alle kunststoffen - ongeveer 90 procent - zijn op aardolie gebaseerd en zijn niet biologisch afbreekbaar, een groot milieuprobleem.

In een nieuwe studie gepubliceerd in het tijdschrift polymeren , het onderzoeksteam meldt succes met een met rubber gehard product dat is afgeleid van microbiële fermentatie en dat volgens hen zou kunnen presteren als conventioneel plastic. Deze nieuwe studie benadrukt het grootste succes op dit gebied tot nu toe, volgens de wetenschappers.

"Eerdere pogingen tot deze combinatie waren niet succesvol omdat de zachtheid van het rubber ervoor zorgde dat het product veel kracht verloor tijdens het proces, " zei hoofdauteur Xiaoying Zhao, een postdoctoraal onderzoeker in het Department of Food Science and Technology van de staat Ohio.

De nieuwe studie omvatte het smelten van rubber tot een plantaardig thermoplast genaamd PHBV, samen met organisch peroxide en een ander additief genaamd trimethylolpropaantriacrylaat (TMPTA).

Het eindproduct was 75 procent steviger en 100 procent flexibeler dan PHBV op zichzelf, wat betekent dat het veel gemakkelijker te vormen is tot voedselverpakkingen.

Andere onderzoeksteams hebben rubber en PHBV gecombineerd, maar de producten waren te zwak om alle eisen van een voedselpakket te weerstaan ​​- van verwerking, naar verzending, aan de behandeling in winkels en woningen, vooral containers die worden gebruikt om in te vriezen en vervolgens in de magnetron te zetten, zei de senior auteur van de studie, Yael Vodovotz, een professor in voedingswetenschap en -technologie aan de staat Ohio.

Verhoogde flexibiliteit, zonder noemenswaardig krachtverlies, is vooral belangrijk als het gaat om plastic folies die vaak worden gebruikt om alles te verpakken, van verse producten tot diepvriesproducten, ze zei.

Terwijl andere pogingen om dit type met rubber versterkt bioplastic te maken de sterkte van de PHBV met maar liefst 80 procent hebben verminderd, slechts 30 procent van de kracht ging verloren in deze studie - een veel beter beheersbare hoeveelheid, zei Zhao.

Taaiheid, die is verbeterd, is anders dan kracht, verklaarde studie co-auteur Katrina Cornish, een expert in natuurlijk rubber en hoogleraar tuinbouw en gewaswetenschap aan de Ohio State.

"Stel je voor dat je met je handen een blok beton uit elkaar probeert te trekken. Dat is de kracht ervan testen. Maar door het met je hand of voet door karate te hakken, test je zijn taaiheid - hoe gemakkelijk het breekt, ' zei Cornish.

"Je kunt het nooit uit elkaar halen, maar als je sterk genoeg bent, kun je het breken."

Een groot deel van de huidige focus van de onderzoekers ligt op het mogelijke gebruik van verschillende biologisch afbreekbare - en anderszins milieubewuste - materialen die ze zouden kunnen gebruiken als vulstoffen om de mix verder te versterken. Ze hebben gesproken over het gebruik van de "cake" die is achtergebleven nadat een collega-onderzoeker olie uit gebruikte koffiedik haalt. Tomatenschillen worden overwogen, net als eierschalen.

"We willen iets dat anders verloren zou gaan dat duurzaam en ook relatief goedkoop is, ' zei Vodovotz.

Ze kijken zelfs naar het potentieel om twee milieuproblemen tegelijk aan te pakken, door te zien hoe invasieve grassen die milieuactivisten uit waterwegen rukken, kunnen spelen met de met rubber doordrenkte mix.

"We zouden ze kunnen drogen, vermaal ze en gebruik deze grassen mogelijk als vezelvuller, ' zei Vodovotz.

Naast verpakt voedsel, een bioplastic kan mogelijk worden gebruikt in andere voedselgerelateerde toepassingen zoals keukengerei en snijplanken.

En de onderzoekers willen samenwerken met collega's buiten de voedingswetenschap om andere toepassingen voor hun product te overwegen, zoals het maken van bouwmaterialen, handschoenen voor mensen die in de horeca werken, of onderdelen voor auto's en vliegtuigen.

Terwijl het team werkt om zijn technologie uit het laboratorium en in de voedingsindustrie te verplaatsen, er zullen veel details zijn om uit te werken, afhankelijk van de individuele prioriteiten en zorgen van een bedrijf, Vodovotz zei, en dat kan betekenen dat je aan de mix moet sleutelen.

"Naarmate we steeds dichter bij de samenwerking met voedselproducenten komen, er zijn specifieke vragen die onze potentiële partners stellen, "Vodovotz zei. "We moeten heel voorzichtig zijn met wat we in dit proces gebruiken om aan hun behoeften te voldoen, en ze hebben zeer specifieke parameters."