Tehnologia cu plasmă ar putea ajuta ambalajele pe bază de plante să înlocuiască plasticul
Un nou studiu a identificat o metodă sustenabilă și scalabilă de a îmbunătăți durabilitatea ambalajelor pe bază de plante, descoperire care, potrivit cercetătorilor, ar putea contribui la reducerea amprentei de mediu a plasticului.
Cercetătorii au folosit tehnologia avansată cu plasmă pentru a aplica straturi protectoare pe suprafața filmelor din nanofibrile celulozice (CNF), cu scopul de a reduce absorbția apei și de a îmbunătăți rezistența la umezeală. Ei au constatat că unul dintre straturile tratate cu plasmă a redus absorbția apei lichide în filmele CNF la mai puțin de 1%, în timp ce un altul a slăbit bariera de umezeală a filmului și a permis o trecere mai mare a vaporilor de apă.
Potrivit cercetătorilor, rezultatele arată că tehnologia cu plasmă — descărcarea cu barieră dielectrică (DBD) — poate fi utilizată pentru a controla cu precizie modul în care filmele CNF interacționează cu umezeala, deschizând noi posibilități pentru ambalajele pe bază de plante. Lucrarea este publicată în revista Applied Surface Science.
„Această cercetare oferă o strategie practică pentru transformarea fibrelor naturale din plante și copaci în ambalaje funcționale, rezistente la apă. Apropie societatea cu un pas de înlocuirea foliilor de plastic de zi cu zi cu materiale cu adevărat regenerabile și biodegradabile”, a declarat Nathalie Lavoine, unul dintre autorii principali ai studiului și profesor asociat în Departamentul de Biomateriale Forestiere de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord.
Filmele CNF sunt derivate din biomasă regenerabilă, precum pasta de lemn. Sunt complet biodegradabile și oferă bariere puternice împotriva oxigenului și grăsimilor, reprezentând o alternativă mai sustenabilă pentru aditivii, straturile și foliile din produsele de ambalare. Multe ambalaje convenționale, cum ar fi pungile de chipsuri, ambalajele de bomboane sau pungițele de suc, sunt realizate prin fuzionarea mai multor straturi de plastic din petrol cu materiale precum folia de aluminiu sau hârtia. Deoarece straturile sunt greu de separat, instalațiile standard de reciclare nu pot procesa adesea acest tip de ambalaj. Ca urmare, acesta poate ajunge în gropile de gunoi, unde se poate descompune în microplastice care contaminează solul și apa.
Adoptarea industrială pe scară largă a unor alternative mai sustenabile precum filmele CNF rămâne limitată, în parte din cauza performanței slabe ca barieră împotriva umezelii. Deoarece celuloza atrage în mod natural apa, filmele absorb rapid umezeala din mediu. Absorbția de umezeală poate compromite integritatea structurală a filmelor CNF, determinând pierderea rezistenței și o reducere semnificativă a performanței barierei împotriva gazelor. În ambalaje, acest lucru poate compromite protecția produsului și poate scurta termenul de valabilitate. Dacă filmele CNF ar fi folosite într-o pungă de chipsuri, iar punga ar fi expusă la umiditate ridicată, umezeala ar putea pătrunde prin film și ajunge la chipsuri, făcându-le să-și piardă crocanta și să se învechească. Pentru unele alimente, umezeala poate favoriza dezvoltarea bacteriilor, ducând la boli transmise prin alimente.
Tratamentul cu plasmă ajută la rezolvarea acestor probleme prin modificarea suprafeței filmelor CNF pentru a bloca apa, păstrând în același timp performanța mecanică originală și integritatea structurală a celulozei.
Lavoine a declarat că unul dintre principalele avantaje ale tratamentului cu plasmă este că tehnologia este mai sustenabilă decât procesele tradiționale de acoperire chimică, care folosesc cantități mari de apă, generează căldură ridicată și produc deșeuri toxice.
Tehnologia este, de asemenea, scalabilă, potrivit Lavoine. Este deja utilizată în industria de ambalare, ceea ce înseamnă că procesul de tratament cu plasmă DBD poate fi integrat fără probleme în liniile de producție existente.
Cu toate acestea, Lavoine a precizat că ea și colaboratorii săi trebuie să abordeze mai multe provocări cheie înainte ca tratamentul cu plasmă DBD să ajungă în producția reală. Aceasta include rafinarea procesului pentru a nu permite vaporilor de apă să se scurgă prin material. Deși această permeabilitate poate fi utilă pentru adaptarea filmelor CNF la produse medicale precum pansamentele respirabile, ea ar trebui minimizată pentru aplicațiile de ambalare în care rezistența la umezeală este esențială.
Lavoine a mai spus că sunt necesare teste și optimizări suplimentare pentru a evalua vitezele de acoperire, consumul de energie și durabilitatea fizică, asigurându-se că materialul poate rezista la manipularea din lumea reală, rămânând în același timp viabil economic și sigur din punct de vedere ambiental și social.
