Введение
Одноразовые пластики уже давно наносят вред окружающей среде, заполняя свалки и загрязняя природные экосистемы. Биоразлагаемые миски предлагают практичную альтернативу, заменяя обычные пластики материалами, которые распадаются естественным образом после использования. Такие миски изготавливаются из возобновляемых ресурсов и побочных продуктов сельского хозяйства, которые после утилизации благополучно возвращаются в окружающую среду. Правительства запрещают многие виды одноразового пластика, а потребители ищут более экологичные решения, биоразлагаемые миски являются неотъемлемой частью экологичной упаковки и посуды.
В этой статье рассматриваются основные материалы, используемые в биоразлагаемых чашах: сахарный жмых, PLA на основе кукурузного крахмала, бамбук, пшеничные отруби, рисовая шелуха и биополимеры на основе водорослей. Для каждого материала мы рассмотрим его преимущества с точки зрения экологичности, методы производства, результаты научных исследований, а также общее воздействие на окружающую среду и экономику.
Чаши из багассы сахарного тростника
Обзор и преимущества устойчивого развития
Сахарный жом - это волокнистые остатки, остающиеся после извлечения сока из сахарного тростника. Вместо того чтобы выбрасывать или сжигать, багассу перерабатывают в биоразлагаемые чаши. Такая практика позволяет не только использовать отходы производства, но и сократить потребность в дополнительном сырье. Миски из багассы естественным образом компостируются и могут выдерживать горячую или холодную пищу, что делает их отличной альтернативой пластиковой посуде.
Техника обработки
Багасса превращается в чашу с помощью процесса, схожего с производством бумаги. После извлечения сока багассу очищают и измельчают в суспензию. Затем эта пульпа формуется в чаши с помощью вакуума и тепла, высушивается и обрезается для получения аккуратной поверхности. Некоторые производители добавляют биоразлагаемое покрытие для повышения устойчивости к влаге и жиру, хотя многие чаши из багассы сегодня производятся без каких-либо пластиковых добавок.
Научные исследования и воздействие на окружающую среду
Исследования показали, что композиты на основе багассы обладают хорошей термостойкостью и прочностью, что делает их пригодными для использования в горячих пищевых продуктах. Несмотря на то, что для переработки требуется некоторое количество энергии (особенно при отбеливании), общие преимущества очевидны. Миски из багассы полностью разлагается в течение 90 дней в коммерческих компостных установках. Широкая доступность багассы в регионах производства сахарного тростника делает эти чаши одновременно экологически чистыми и экономически эффективными.
Миски из кукурузного крахмала и PLA (полимолочная кислота)
Обзор и преимущества устойчивого развития
Биоразлагаемые чаши из кукурузного крахмала и PLA - широко распространенные альтернативы. PLA получают из растительных сахаров (обычно из кукурузного крахмала), которые подвергаются ферментации и полимеризации. Преимущество этого биопластика в том, что он производится из возобновляемых ресурсов и снижает зависимость от ископаемого топлива. Углерод, содержащийся в PLA, поглощается из атмосферы во время роста растений, что помогает снизить общий углеродный след. При утилизации в правильных условиях PLA распадается на CO₂, воду и биомассу.
Техника обработки
Производство чаш из PLA и миски с кукурузным крахмалом Начинается с преобразования кукурузного крахмала в сахар. Микроорганизмы ферментируют эти сахара для получения молочной кислоты, которая затем полимеризуется в PLA. Смола PLA формуется в чаши с помощью стандартных процессов производства пластмасс, таких как литье под давлением или термоформование. Иногда PLA смешивают с термопластичным крахмалом для повышения прочности и термостойкости. Однако для эффективного разложения PLA требуются условия промышленного компостирования, поэтому он считается "промышленно компостируемым".
Научные исследования и воздействие на окружающую среду
Исследования показывают, что производство PLA приводит к значительному снижению выбросов парниковых газов по сравнению с обычными пластиками. Исследования показали, что при производстве 1 кг PLA выбрасывается на 60% меньше CO₂, чем при производстве эквивалентного количества PET-пластика. Хотя для полного разложения PLA необходимо компостировать в контролируемых условиях, он не оставляет после себя токсичных остатков. По мере расширения производства и развития технологий PLA становится все более экономически эффективным и остается сильной альтернативой традиционным пластмассам.
Чаши из бамбука
Обзор и преимущества устойчивого развития
Бамбук - одно из самых быстрорастущих растений, достигающее зрелости всего за 3-5 лет. Он обновляется естественным образом, поскольку новые побеги вырастают из той же корневой системы, что снижает необходимость в пересадке. Минимальная потребность бамбука в воде и пестицидах, а также его природная прочность и термостойкость делают его идеальным материалом для производства биоразлагаемых чаш. Такие миски могут быть изготовлены непосредственно из бамбуковых створок или переработаны в волокна, что гарантирует долговечность и полную возможность компостирования.
Техника обработки
Существуют два распространенных метода: в одном используются бамбуковые оболочки, которые собираются по мере их естественного опадания с растения. Ножны очищаются и прессуются в форме чаши без тяжелой химической обработки. Другой метод предполагает переработку бамбука в волокна. В этом случае бамбук измельчают, затем смешивают с натуральным клеем (чаще всего растительным крахмалом), после чего формуют под воздействием тепла и давления. Этот метод позволяет получить прочную и безопасную для пищевых продуктов чашу.
Научные исследования и воздействие на окружающую среду
Исследования показывают, что композиты из бамбукового волокна могут сравниться по прочности с некоторыми традиционными пластиками, при этом быстро разлагаясь в условиях промышленного компостирования. Оценка жизненного цикла подтверждает, что бамбуковые изделия имеют гораздо меньший углеродный след, чем пластики на основе ископаемых, поскольку бамбуковые плантации быстро поглощают CO₂. С экономической точки зрения бамбуковые чаши конкурентоспособны благодаря низкой стоимости сырья и масштабируемым технологиям производства, при условии, что не используются синтетические связующие.
Биоразлагаемые миски из пшеничных отрубей
Обзор и преимущества устойчивого развития
Пшеничные отруби, побочный продукт мукомольного производства, - еще один инновационный материал для биоразлагаемых чаш. Богатые клетчаткой, белками и крахмалом, пшеничные отруби полностью пригодны для употребления в пищу и естественным образом компостируются. Использование пшеничных отрубей позволяет сократить количество отходов мукомольных заводов и получить продукт, безопасный для контакта с пищей. В некоторых случаях миска может быть даже съедобной, что усиливает ее натуральность и экологичность.
Техника обработки
Чаши из пшеничных отрубей производятся путем прессования увлажненных отрубей в формах. Небольшое количество воды (а иногда и натурального связующего вещества, например, пшеничной муки) смешивается с отрубями, образуя тестообразную массу. Затем эту смесь нагревают и сжимают в форме, в результате чего крахмал желатинизируется, а белки застывают, образуя жесткую чашу. Процесс похож на выпечку, в нем используется минимум добавок, что позволяет сохранить конечный продукт полностью биоразлагаемым.
Научные исследования и воздействие на окружающую среду
Исследования подтверждают, что пшеничные отруби быстро разлагаются в компосте - часто в течение 30 дней - благодаря высокому содержанию природных полимеров. Поскольку эти чаши изготавливаются из съедобных ингредиентов, они не подвержены риску вымывания химикатов. С экономической точки зрения, пшеничные отруби являются богатым побочным продуктом, что делает их доступным материалом для массового производства. Оценка жизненного цикла показывает, что миски из пшеничных отрубей имеют очень низкий углеродный след, что делает их по-настоящему экологичным вариантом.
Биоразлагаемые миски из рисовой шелухи
Обзор и преимущества устойчивого развития
Рисовая шелуха, внешняя оболочка рисовых зерен, является побочным продуктом сельского хозяйства, который можно превратить в биоразлагаемые чаши. Богатая целлюлозой, кремнеземом и лигнином, рисовая шелуха поддается биологическому разложению и обладает естественной термостойкостью. Миски, изготовленные из рисовой шелухи, представляют собой устойчивую альтернативу, превращая то, что часто считается отходами, в ценный ресурс. Они нетоксичны, пригодны для компостирования и обеспечивают уникальный, естественный внешний вид с крапинками.
Техника обработки
Рисовая шелуха обычно измельчается в мелкий порошок и смешивается с биоразлагаемым связующим веществом, таким как тапиока или кукурузный крахмал. Затем эта смесь сжимается под воздействием тепла, чтобы сформировать чашу. В некоторых случаях для повышения структурной целостности добавляется небольшое количество PLA, но цель состоит в том, чтобы сохранить полную пригодность к компостированию. В результате получается миска, которая сохраняет деревенский вид рисовой шелухи, обеспечивая при этом необходимую прочность и долговечность для повседневного использования.
Научные исследования и воздействие на окружающую среду
Исследования показывают, что в композитах из рисовой шелухи соблюден баланс между механической прочностью и биоразлагаемостью. Хотя содержащийся в рисовой шелухе природный кремнезем может немного задержать полное разложение, правильно компостированные чаши все равно разлагаются примерно за 90 дней. С экономической точки зрения, рисовая шелуха недорога и широко доступна в регионах, где выращивают рис, что позволяет поддерживать низкую себестоимость продукции. В целом, чаши из рисовой шелухи сокращают количество отходов и имеют гораздо меньший углеродный след по сравнению с продуктами на основе нефти.
Биополимеры на основе водорослей и новые материалы
Обзор и преимущества устойчивого развития
Биополимеры на основе водорослей представляют собой передовой подход к созданию биоразлагаемых чаш. Водоросли быстро растут, требуют минимум ресурсов и могут культивироваться в условиях, не конкурирующих с производством продуктов питания. Биополимеры, полученные из водорослей, такие как альгинат, каррагинан или PHAs, являются естественными биоразлагаемыми и оказывают незначительное воздействие на окружающую среду. Использование водорослей для производства биопластиков не только снижает потребность в ископаемом топливе, но и поглощает углерод в процессе роста.
Техника обработки
Существует несколько методов переработки водорослей в материалы для изготовления чаш. В одном случае из морских водорослей извлекают природные полимеры (например, агар или каррагинан) и смешивают их с натуральными волокнами или сшивающими агентами для получения формованного биопластика. Другой метод использует микроводоросли для получения PHA, которые затем перерабатываются подобно PLA. Биополимер на основе водорослей формуется с помощью обычных технологий, таких как литье под давлением или термоформование. Несмотря на то, что коммерческое производство находится на ранних стадиях, пилотные проекты и исследования показывают, что биополимеры на основе водорослей могут вскоре стать жизнеспособной и устойчивой альтернативой традиционным пластикам.
Научные исследования и воздействие на окружающую среду
В научных обзорах отмечается значительный потенциал биопластиков, получаемых из водорослей. Исследования показали, что эти материалы могут быстро разлагаться в условиях компостирования и имитировать свойства обычных пластмасс. Первые исследования показывают, что чаши на основе водорослей могут полностью разлагаться за несколько месяцев и имеют более низкий углеродный след, чем многие традиционные материалы. С экономической точки зрения масштабируемость выращивания водорослей и производства биополимеров многообещающа, хотя для достижения широкой коммерческой жизнеспособности необходимы дополнительные разработки.
Заключение
Биоразлагаемые миски бамбука, PLA на основе кукурузного крахмала, сахарной жмыха, пшеничных отрубей, рисовой шелухи и биополимеров на основе водорослей - каждый из них предлагает практичную альтернативу традиционным пластикам. Эти материалы, полученные из возобновляемых источников и побочных продуктов сельского хозяйства, сокращают количество отходов и снижают выбросы парниковых газов, при этом благополучно возвращаясь в природу. Научные исследования подтверждают их эффективность и способность к биоразложению, что делает их пригодными для повседневного использования без длительного воздействия на окружающую среду, которое оказывают обычные пластмассы.
В будущем постоянные инновации в области материаловедения и технологий обработки будут способствовать дальнейшему повышению эксплуатационных характеристик и доступности биоразлагаемых чаш. По мере расширения производства и роста потребительского спроса эти экологичные продукты будут играть ключевую роль в снижении загрязнения окружающей среды пластиком и развитии экономики кругооборота. Выбирая биоразлагаемые миски, мы делаем шаг к более чистому и экологичному будущему, где повседневное удобство не будет стоить нашей планете.
Список источников:
- "Бамбук: Быстрый рост и устойчивость" Журнал исследований бамбукаhttps://www.journalofbambooresearch.com/sustainability
- "PLA: производство и воздействие на окружающую среду" Международный журнал науки о полимерахhttps://www.hindawi.com/journals/ijps/PLA-impact
- Композиты из багассы сахарного тростника для упаковки" Журнал "Возобновляемые материалыhttps://www.springer.com/journal/41247/bagasse
- Пшеничные отруби как экологически чистый материал" Журнал "Упаковка и срок годности пищевых продуктовhttps://www.elsevier.com/journals/food-packaging-and-shelf-life
- "Композиты из рисовой шелухи и их биоразлагаемость" Журнал сельскохозяйственной инженерииhttps://www.sagepub.com/journals/agr-engineering
- "Биополимеры на основе водорослей для экологичной упаковки" Международная конференция по биополимерным материаламhttps://www.sciencedirect.com/conference/international-conference-on-biopolymer-materials
- "Оценка жизненного цикла биоразлагаемых материалов" Журнал "Чистое производствоhttps://www.journals.elsevier.com/journal-of-cleaner-production
- "Промышленное компостирование продуктов из PLA" Environmental Science & Technologyhttps://pubs.acs.org/journal/esthag
- "Переработка сельскохозяйственных отходов: Багасса и пшеничные отруби" " Компостирование сегодняhttps://www.compostingtoday.com/upcycling-agri-waste
- "Достижения в области биополимеров на основе водорослей" Журнал исследований водорослейhttps://www.algalresearchjournal.com/advances
