ساخت بسته بندی مواد غذایی از ضایعات درخت آووکادو

به گزارش ایسنا، بسته بندی مواد غذایی در آینده از شاخه و برگ درخت آووکادو ساخته خواهد شد.

به گزارش Advanced Science News، با وجود اینکه پلاستیک بسته بندی های کاربردی و بهداشتی مواد غذایی را ایجاد می کند، زباله های پلاستیکی همچنان یک مشکل بزرگ برای محیط زیست هستند.

برای پایدارتر کردن بسته‌بندی مواد غذایی، محققان دانشگاه کوردوبا (UCO) و دانشگاه Girona (UdG) در اسپانیا به بقایای هرس درخت آووکادو روی آوردند و از شاخه‌ها و برگ‌هایی استفاده کردند که هر ساله از درختان آووکادو حذف می‌شوند.

این باقیمانده ها منبع زیست توده هستند. زیست توده مواد گیاهی است که به عنوان غذا استفاده نمی شود. منطقه جنوبی اسپانیا، اندلس، سرشار از درختان میوه، به ویژه آووکادو است.

“ادواردو اسپینوزا” (ادواردو اسپینوزا)، دانشیار موسسه انرژی و محیط زیست در دانشگاه کوردوبا و یکی یکی از سازندگان این ماده گفت: بقایای هرس آووکادو در مقایسه با سایر فرآورده های جانبی آووکادو مانند تفاله و بذر که مشابه سایر گونه های درختی کشاورزی است، دارای سلولز بالایی است.

سلولز یک پلیمر زیستی است که در گیاهان یافت می شود و می تواند به الیاف تبدیل شود. از این الیاف برای تقویت مواد مصنوعی مانند پلی اتیلن و پلاستیک های غیر سمی و ارزان قیمت استفاده می شود که برای تازه نگه داشتن مواد غذایی و جلوگیری از آلودگی ضروری هستند.

پلی اتیلن معمولا از سوخت های فسیلی ساخته می شود و زیست تخریب پذیر نیست. این خواص پلی اتیلن را ناپایدار می کند. جایگزین بهتر پلی اتیلن است که از بیواتانول گیاهی ساخته شده است.

تقویت پلی اتیلن

اسپینوزا و همکارانش می خواستند با جایگزینی جزئی پلی اتیلن مبتنی بر زیست با الیاف حاصل از بقایای هرس آووکادو، ماده ای سازگار با محیط زیست برای بسته بندی مواد غذایی ایجاد کنند.

آنها برای تولید الیاف لیگنوسلولزی، بقایای هرس آووکادو را به یک خمیر غلیظ تبدیل کردند و الیاف را از طریق فرآیند تقسیم بندی جدا کردند. این بدان معنی است که مقداری از لیگنین حفظ شده است یکی یکی دیگر از اجزای اصلی زیست توده لیگنوسلولزی.

اسپینوزا توضیح داد: «این ویژگی‌های جالبی را حفظ می‌کند، زیرا محتوای لیگنین باقی‌مانده به ما اجازه می‌دهد از مزایای الیاف سلولزی همراه با واکنش‌پذیری و خواص لیگنین استفاده کنیم.»

سپس محققان یک کامپوزیت از پلی اتیلن زیستی و الیاف لیگنوسلولزی ایجاد کردند. اسپینوزا گفت که اصطکاک ایجاد شده توسط چرخش، پلاستیک زیستی را ذوب می کند، الیاف را در ماتریکس پراکنده می کند و مواد کامپوزیت را ایجاد می کند.

برای تقویت برهمکنش بین این دو ماده که طبیعتاً به دلیل ساختارهای شیمیایی متفاوت با یکدیگر ناسازگار هستند، نیاز به افزودنی است. پلی اتیلن آبگریز است و الیاف آب دوست هستند. ترکیبی به نام “مالئیک انیدرید” که یک افزودنی رایج در تولید پلاستیک است، ممکن است کلید افزایش سازگاری آنها باشد.

اسپینوزا گفت، هنگامی که انیدرید مالئیک به مخلوط اضافه می شود، خود را بین فیبر و پلاستیک قرار می دهد و کشش سطحی را کاهش می دهد و دو ماده را به یکدیگر پیوند می دهد.

مزایای بیوکامپوزیت

کامپوزیت نه تنها از پلی اتیلن زیستی زیست تخریب پذیرتر است، بلکه به دلیل نقش انیدرید مالئیک و استحکام ذاتی الیاف طبیعی، قوی تر نیز می باشد. اسپینوزا توضیح داد: الیاف طبیعی خواص مکانیکی قوی دارند.

این الیاف در ترکیب با یک ماتریس ترموپلاستیک مانند پلی اتیلن زیستی، پراکنده و در ماتریس پلاستیکی تعبیه می شوند و بنابراین در انتقال بار زمانی که مواد تحت فشار مکانیکی قرار می گیرند، کمک می کنند.

وی افزود: استفاده از ضایعات کشاورزی برای تولید بیوکامپوزیت ارزش آنچه را که در غیر این صورت پسماند محسوب می‌شود افزایش می‌دهد و اقتصاد چرخشی و استفاده از منابع محلی را ارتقا می‌دهد.

اسپینوزا خاطرنشان کرد که تحقیقات او بر بهبود خواص مکانیکی، به ویژه استحکام کششی، پلی اتیلن زیستی متمرکز است. در واقع بسته بندی مواد غذایی تحت فشارهای مکانیکی دیگری مانند مقاومت خمشی قرار دارد.

وی افزود: علاوه بر این، خواص مکانیکی در دمای 25 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی 50 درصد بررسی شد که ممکن است همیشه شرایطی را که این مواد در زمان نگهداری در معرض آن قرار دارند، نشان ندهد.

اسپینوزا در پاسخ به این سوال که آیا بسته بندی مواد غذایی ساخته شده از الیاف لیگنوسلولزی کاربردی است یا خیر، پاسخ داد: ساخت بسته بندی مواد غذایی به طور کامل از الیاف لیگنوسلولزی چالش هایی را به همراه دارد. بسته بندی مواد غذایی به خواص مختلفی از جمله مقاومت مکانیکی و خواص بازدارندگی نیاز دارد. از آنجایی که الیاف سلولزی رطوبت هوا را جذب می کند، تقویت شیمیایی این الیاف برای تولید مواد بسته بندی مواد غذایی خاص با محتوای فیبر لیگنوسلولزی بالا مورد نیاز است.

در آینده، محققان می خواهند تأثیر زیست محیطی فرآیند خود را بررسی کرده و امکان سنجی اقتصادی آن را ارزیابی کنند. آنها همچنین باید مدت زمان ماندگاری یک محصول غذایی خاص را تحت تأثیر مواد بسته بندی ساخته شده از ضایعات آووکادو بررسی کنند.

این تحقیق در مجله Advanced Sustainable Systems منتشر شده است.