Bananen zijn een van de meest populaire en meest geconsumeerde fruitsoorten ter wereld. Ze zijn ook het vierde meest geteelde gewas ter wereld, na rijst, tarwe en maïs. Wat zou deze tropische vrucht te maken kunnen hebben met de strijd tegen de aanhoudende plasticafvalcrisis?

Mogelijk veel, volgens Srinivas Janaswamy, universitair hoofddocent voedselchemie aan de afdeling Zuivel- en Voedingswetenschappen van de South Dakota State University. Zijn onderzoek, getiteld "Biologisch afbreekbare verpakkingsfilms van bananenschilvezels", werd gepubliceerd in het tijdschrift Sustainable Chemistry and Pharmacy .

"Velen van ons consumeren minstens één banaan per dag," zei Janaswamy. "Nadat we van het heerlijke fruit hebben genoten, gooien we de schil weg. Wat als we een toepassing voor de schil zouden kunnen vinden die helpt plastic afval te elimineren?"

De afgelopen jaren heeft Janaswamy onderzocht hoe verschillende agrarische bijproducten, zoals bananen- en avocadoschillen, kunnen worden gebruikt om biologisch afbreekbare films te maken:plasticachtige verpakkingsmaterialen die in het milieu zullen ontbinden. Een van de grootste uitdagingen met op aardolie gebaseerd plastic, het meest voorkomende type plastic, is het gebrek aan afbraak.

Het duurt bijvoorbeeld twintig jaar voordat plastic verpakkingen, net als plastic zakken, zijn afgebroken. Omdat er heel weinig plastic wordt gerecycled, belandt het meeste op stortplaatsen of in de wijde omgeving, met ernstige gevolgen voor de gezondheid en het milieu tot gevolg. Het vinden van een plasticachtig alternatief dat relatief snel zal ontbinden zou een grote bijdrage leveren aan de strijd tegen de aanhoudende plasticafvalcrisis.

"Over het geheel genomen rechtvaardigen het gebrek aan biologische afbreekbaarheid van kunststoffen en de effecten ervan op de menselijke gezondheid en het milieu saneringsmaatregelen met een haalbaar alternatief", aldus Janaswamy. "Bananenschillen onderscheiden zich als een veelbelovend en goedkoop materiaal."

Bananenbijproducten

Omdat bananen een van de meest geteelde fruitsoorten ter wereld zijn, creëren ze een enorme hoeveelheid bijproducten. Over de hele wereld produceren bananenplantages ongeveer 220 ton residu per 2,5 hectare. Bananenresten bestaan ​​voornamelijk uit lignocellulosemateriaal, het belangrijkste ingrediënt voor het maken van biologisch afbreekbare films.

"Lignocellulosisch residu uit bioafval onderscheidt zich als een haalbaar alternatief voor het maken van bioplastics vanwege de robuuste structuur, biologische afbreekbaarheid, lage dichtheid en niet-toxiciteit", aldus Janaswamy.

Bananenresten (de schil) blijven bijna altijd ongebruikt, waardoor het een bijna perfect bijproduct is om voor dit werk te gebruiken.

"Elk jaar wordt er bijna 36 miljoen ton bananenschillen geproduceerd, waarvan het grootste deel als afval wordt weggegooid", zegt Janaswamy. "De voedselverwerkende industrie gooit een enorme hoeveelheid bananenschillen weg op stortplaatsen terwijl ze chips, meel, sap, jam, babyvoeding en andere producten gemaakt van bananen produceren. Het vinden van een meer praktisch gebruik voor bananenschillen is belangrijk om financiële voordelen te bieden aan de landbouwsector. industrie en het voorkomen van milieuvervuiling."

Bovendien is de bananenproductie tussen 2010 en 2020 met 10% gestegen en zal naar verwachting de komende tien jaar blijven groeien. De verwachting is dat de behoefte aan plastic verpakkingsmateriaal ook zal groeien naarmate de vraag naar verpakte en bewerkte voedingsmiddelen toeneemt.

Kortom, een milieuvriendelijk plasticachtig verpakkingsmateriaal is hard nodig. In een nieuwe studie hebben Janaswamy en Mominul Hoque, een afgestudeerde onderzoeksassistent bij SDSU, aangetoond hoe bananenschillen kunnen worden gebruikt om biologisch afbreekbare films te maken – iets dat op een dag petroleumplastic als het dominante voedselverpakkingsmateriaal zou kunnen vervangen.

Van schil tot 'plastic'

Het onderzoeksteam maakte van de gebruikte schillen eerst met een blender zemelen. Vervolgens hebben ze, zoals Janaswamy en zijn team eerder hadden gedaan met avocadoschillen, koffiedik en switchgrass, het lignocellulosemateriaal geëxtraheerd met behulp van een chemisch behandelingsproces. De geëxtraheerde vezels werden vervolgens gebleekt, gedestilleerd en behandeld voordat ze tot een film werden verwerkt. Na het drogen werden de eigenschappen van de film getest.

"De films zijn sterk en transparant, en nog belangrijker, ze worden binnen 30 dagen biologisch afgebroken bij een bodemvochtgehalte van 21%", aldus Janaswamy. "De bevinding opent nieuwe mogelijkheden voor bananenschillen en andere bijproducten van de fruitverwerking bij het ontwerpen en ontwikkelen van plastic-vervangende biologisch afbreekbare verpakkingen."

Transparantie is een van de essentiële eigenschappen van films, omdat consumenten de voorkeur geven aan transparante verpakkingen om de versheid van een levensmiddel te beoordelen. De in dit onderzoek gemaakte films waren transparanter dan eerdere films gemaakt van verschillende bijproducten.

Waarden die verband houden met treksterkte en rek kunnen worden gebruikt om te voorspellen of een film zijn integriteit als voedselverpakkingsmateriaal kan behouden. Zoals Janaswamy opmerkt, zijn de waarden die verband houden met bananenschilfolies hoger dan die van commerciële boodschappentassen.

"De films van de bananenschilvezels vertonen een treksterkte van meer dan 30 MPa, wat zeker aantrekkelijk zou zijn voor zakzakken en aanverwante verpakkingstoepassingen", legt Janaswamy uit.

Over het geheel genomen laten de eigenschappen zien dat bananenschillen een levensvatbaar materiaal kunnen zijn dat wordt gebruikt om biologisch afbreekbare films te maken.

"Ons onderzoek met groene en recycleerbare chemicaliën is een veelbelovende economische en duurzame route om biologisch afbreekbare films te produceren ter vervanging van petrochemische kunststoffen en is dus een aantrekkelijke bijdrage aan de circulaire bio-economie", voegde Janaswamy eraan toe.

Verder onderzoek zal gericht zijn op het verbeteren van de flexibiliteit van de film en het onderzoeken van de schaalbaarheid en commercialisering van dit voorbereidingsproces.

Meer informatie: Mominul Hoque et al, Biologisch afbreekbare verpakkingsfilms van bananenschilvezels, Duurzame chemie en farmacie (2023). DOI:10.1016/j.scp.2023.101400

Aangeboden door South Dakota State University