Учёные создали биоразлагаемый пластик из конопли

Время на прочтение: 3 минут(ы)

Группа американских учёных совершила прорыв в борьбе с пластиковым загрязнением: они разработали прочную и экологичную альтернативу «нефтяному» пластику из конопли. Причём речь идёт, естественно, не о психоактивных сортах, а о технической разновидности растения, известной человечеству тысячелетиями.

Новый материал — эластичный термопластик, способный растягиваться на 1600% от своего первоначального размера, не теряя при этом своих свойств. Исследование опубликовано на этой неделе в журнале Chem Circularity.

Прорывная термостойкость

Одна из главных проблем «зелёных» альтернатив пластику — их неспособность выдерживать высокие температуры. Большинство биоразлагаемых материалов размягчаются при контакте с горячей водой. Однако материал из конопли обладает высокой «температурой стеклования» — качеством, которое позволяет пластику оставаться прочным даже при контакте с кипятком.

Грегори Сотцинг, профессор Университета Коннектикута и соавтор исследования:

Очень немногие, если вообще хоть какие-то, пластики из природных ресурсов обладают этим свойством.

Замена токсичному BPA

Исследователи надеются, что каннабидиол (CBD), получаемый из цветков конопли, сможет заменить бисфенол-А (BPA) — синтетическое химическое вещество, широко используемое в современном производстве пластика. BPA известен как «эндокринный разрушитель»: он способен нарушать тонкий баланс гормонов в организме человека.

От бутылок до гибкой электроники

По словам профессора Сотцинга, биоразлагаемый пластик из конопли отлично подходит для производства прозрачных плёнок, покрытий и других изделий, которые сегодня изготавливаются из нефтепродуктов — в частности, из полиэтилентерефталата (ПЭТ). Этот материал используется повсеместно: от одноразовых бутылок для воды и упаковки продуктов до подложек для гибкой электроники.

Такие применения требуют средней и высокой температурной стабильности и способности к формовке в расплавленном состоянии — и впервые эта задача решена на основе конопляного поликарбоната.

Мукеррем Чакмак, соавтор исследования из Университета Пердью:

Мы разработали строгую научную основу переработки, которая связывает молекулярную архитектуру с возможностью плавления, ориентационной вытяжкой и растяжимостью без ущерба для технологичности.

Проблема микропластика

Доктор Чакмак напоминает, что ПЭТ требует огромных объёмов ископаемого топлива — сырой нефти и природного газа. После утилизации он распадается на микрочастицы, которые попадают в воду, воздух и пищу, вызывая воспаления и повреждения клеток.

Учёные давно ищут «зелёные» альтернативы ПЭТ, но большинство полимеров из растений и растительных отходов уступают конопле по термостойкости и эластичности. К тому же они дороже в производстве.

Катализаторы, используемые для получения биопластиков, обычно требовали высоких температур и создавали проблемы с очисткой конечного продукта, что делало их непригодными для крупномасштабного производства.

Конопля выходит на сцену

Чтобы преодолеть эти трудности, профессор Сотцинг и его коллеги использовали коноплю, которая была легализована в США в 2019 году. Они разработали пластиковую плёнку и протестировали параметры обработки, которые придают ей правильную структуру и свойства.

Этот поликарбонат в виде гладкой плёнки демонстрирует очень высокий угол смачивания. Мы не ожидали, что наш CBD-карбонат будет иметь более высокий угол смачивания, чем большинство полиолефинов

Материалы с такими свойствами могут использоваться не только для упаковки, но и для упаковки лекарств и для покрытия катетеров.

Масштабирование и будущее

Сейчас исследователи работают над созданием версии конопляного пластика с большей механической прочностью и готовят пилотный проект по масштабированию производства.

Пока объёмы производства CBD в мире недостаточны, чтобы полностью заменить ПЭТ в пластиках. Однако конопля уже становится популярным материалом в производстве одежды, строительстве и пищевой промышленности, а её культивация быстро растёт.

Грегори Сотцинг:

Это растение можно выращивать в самых разных климатических условиях, оно требует относительно мало воды и почти не нуждается в пестицидах. Коноплю можно чередовать с кукурузой, соей и другими продовольственными культурами, что делает её универсальной культурой для фермеров и помогает восстанавливать плодородие почв.

Если учёным удастся наладить масштабное производство, человечество получит не просто замену пластику, а по-настоящему устойчивый и возобновляемый материал, способный изменить индустрию упаковки навсегда.

Больше позитивных новостей по теме:
Создан прототип полностью перерабатываемой лопасти ветряной турбины

---

Использованы материалы и источники:
https://www.cell.com/chem-circularity/fulltext/S3051-2948(26)00014-9
https://www.eurekalert.org/news-releases/1125383

♯ больше позитивных новостей ♯ зеленая экономика ♯ новые технологии