Ученые из Красноярска разработали экологичную пищевую упаковку из биопластика, полученного на отходах рыбной промышленности. Новый материал разлагается в природе без вреда для окружающей среды, не влияет на вкус и свойства упакованных продуктов, при этом защищает их от влаги, микробов и помогает дольше сохранять свежесть. Такая упаковка может стать устойчивой альтернативой традиционному пластику. Результаты исследования опубликованы в Журнале Сибирского федерального университета.

Упаковка занимает первое место среди всех направлений использования синтетических пластмасс: ее производство превышает 400 миллионов тонн в год. До половины производимых синтетических пластиков приходится на производство упаковки, а из них — около 40% используется для затаривания и транспортировки продуктов питания и напитков. Однако большая часть упаковки из синтетических пластиков, получаемых из нефти, служит всего несколько дней, а затем становится отходом, пополняя неразрушаемое содержимое свалок и загрязняя почвы и воды Мирового океана.

Ученые Красноярского научного центра СО РАН и СФУ сконструировали прозрачные упаковочные пленки из биопластика, который был получен из жировых отходов переработки рыбы. Использованный биопластик – это поли-3-гидроксибутират, который разрушается под действием природных микроорганизмов до углекислого газа и воды, не нанося вреда живым организмам и окружающей среде. Методом экструзии, то есть, расплавляя гранулы пластика и пропуская их через формующее отверстие, специалистам удалось получить однослойные прозрачные бездефектные пленки с гладкой поверхностью, лишенные пор и неровностей. В рамках работы они также проверили соответствие пленок требованиям, предъявляемым к упаковке пищевых продуктов.

Упаковка для пищевых продуктов должна защищать продукты от пыли, влаги, высыхания и микробов, сохранять их вкусовые и питательные качества и быть экологичной и биоразлагаемой. Поэтому пленки, полученные во время исследования, прошли комплексную оценку в соответствии с российскими ГОСТ и международными стандартами. Результаты показали, что пленки соответствуют современным требованиям к пищевой упаковке. Материал устойчив к влаге, пару и воздействию жидких сред, не выделяет вредных веществ, не влияет на вкус и запах продуктов и безопасен при контакте с пищей. Кроме того, гидрофобная поверхность пленки препятствует развитию бактерий, что особенно важно при упаковке продуктов. Численность различных видов бактерий, характерных для мясных и молочных продуктов, снижалась в течение 72 часов при контакте с пленкой. При этом эффективность воздействия зависела от вида микроорганизмов — наибольшую чувствительность показали грамотрицательные бактерии. Исследования подтвердили, что материал пригоден для изготовления пищевой пленочной упаковки, остро востребованной в настоящее время.

«В развитых странах инвестиции в упаковочную промышленность уже обогнали даже машиностроение, настолько значимым стал этот сегмент. При этом срок жизни многих видов упаковки — всего несколько суток. После использования она почти сразу превращается в мусор, большая часть которого не перерабатывается, а накапливается в окружающей среде. Пластиковые отходы все чаще оказываются в почве, в реках и океанах, нарушая экосистемы и угрожая живым организмам. Особенно большую проблему создает именно одноразовая упаковка, на которую приходится четверть мирового производства пластмасс, и которая разлагается крайне медленно: десятки, а порой и сотни лет. На этом фоне интерес к биоразлагаемым материалам становится не просто тенденцией, а необходимым ответом на экологический вызов — особенно когда такие материалы производятся не из первичного сырья, а из отходов, например, рыбной промышленности. Огромные объемы жиросодержащих рыбных остатков часто не перерабатываются вовсе, превращаясь в еще одну экологическую проблему. Использование этих отходов для получения целевых продуктов, включая разрушаемую упаковку, меняет саму логику производства: отход становится ресурсом, а упаковка — частью устойчивого цикла», — подчеркивает руководитель работы Татьяна Волова, доктор биологических наук, заведующая лабораторией хемоавтотрофного биосинтеза Института биофизики СО РАН.

Исследование поддержано Российским научным фондом (№ 23–64–10007). Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий.