Контейнери з пластиковим покриттям, такі як кавові чашки, зручні, дешеві та стійкі до тепла і води, тому їх використовують повсюдно.

Це особливо цінно, коли вони захищають нашу улюблену ранкову каву від перетворення на мокру купу, яка може зіпсувати наш одяг.

Але це також проблема, оскільки контейнери з пластиковим покриттям важче переробляти, і, як зазначено, вони опиняються всюди. Вони забруднюють наші водойми, псують природу та забруднюють тварин і нас самих мікропластиком.

Тому матеріалознавці з Університету Ватерлоо в Канаді запропонували рішення для цієї проблеми: рослинну альтернативу, яка спрощує зусилля з переробки та зменшує нашу залежність від традиційних пластикових матеріалів.

У статті, опублікованій цього року в журналі ACS Sustainable Chemistry & Engineering, дослідники провели інтенсивні експерименти з новим матеріалом, виготовленим з того ж матеріалу, що утворює клітинні стінки рослин, щоб продемонструвати його потенціал як заміну пластику.

Розробка та впровадження такої альтернативи може поліпшити деякі проблеми, пов'язані з пластиками, включаючи поліетиленові покриття, які забезпечують структурну сухість і міцність контейнерів для напоїв і їжі.

На жаль, ці пластики зберігаються в навколишньому середовищі протягом століть. Вони не просто зникають; вони лише фрагментуються на мікропластик.

Це відбувається в наших кавових чашках, коли ми п'ємо з них, вивільняючи крихітні пластикові частинки у наші напої та організми, особливо при температурах, близьких до 60 градусів Цельсія.

"Найбільше мене здивувало, як легко деякі пластикові покриття вивільняють частинки", - сказала старший автор дослідження Ширлі Танг, хімік-матеріалознавець, яка очолює лабораторію нанотехнологій Танг у Ватерлоо.

Однак нова біооснова покриття залишається в основному цілою під час тих же тестів на стирання, які дослідники використовували для пошуку ознак вивільнення мікропластиків.

"Що мене найбільше заохочує, так це те, що покриття з целюлози витримало киплячу воду, харчові олії та ряд розчинників, тому ми бачимо потенціал далеко за межами кавових чашок", - сказала Танг.

Дослідники створили своє покриття з двох основних компонентів: ацетату целюлози, який складає основну частину матеріалу, та нанокристалів целюлози, які надають необхідну міцність для витримування гарячої кави.

Ці компоненти целюлози формують водневі зв'язки з папером, тому немає потреби в хімічних клеях. Ці зв'язки також сприяють створенню надщільної мережі, що запобігає проникненню води або інших речовин у контейнер.

В результаті це покриття може створити ефективний бар'єр проти води, жиру та газів.

Коли дослідники піддали своє покриття інтенсивному п'ятиденному тесту занурення, вони виявили, що воно добре витримує багато розчинників, які не хотіли б бачити у своїй каві.

Тест на міцність показав, що покриття з целюлози досягає максимальної міцності, коли нанокристали целюлози складають 3% ваги покриття. Це забезпечує ідеальне поєднання жорсткості та гнучкості, тому покриті чашки можуть витримувати гідротермальні стреси, які виникають від гарячої кави.

Порівняно з непокритим папером, цей матеріал допомагає зменшити передачу кисню більш ніж у десять разів, щоб запобігти окисленню та зберегти свіжість вмісту.

Дослідники розробили та протестували своє покриття на стандартних коричневих паперових рушниках, які тонкі та швидко вбирають воду. Покриття перетворило їх на водовідштовхувальні матеріали, демонструючи, що цей прогрес не обмежується лише товстими, міцними чашками та контейнерами.

Таким чином, це може в майбутньому допомогти зменшити використання та відходи як пластику, так і паперу.

"Покриття дозволило нам використовувати набагато тонший папір, зберігаючи при цьому необхідну міцність для контейнерів для напоїв", - говорить Саян Гангулі, матеріалознавець з лабораторії нанотехнологій Танг і перший автор статті.

"Це може зменшити кількість матеріалів, необхідних для виробництва чашок, зберігаючи продуктивність і знижуючи витрати. Ці заощадження в кінцевому підсумку можуть бути передані споживачеві".

Хоча целюлоза є відновлювальним і добре вивченим компонентом для сталого пакування, дослідники зазначають, що необхідно провести тести на безпеку харчових продуктів та регуляторні оцінки, перш ніж це покриття або інші, натхненні ним, будуть затверджені для комерційного використання.

"Це все ще результат на стадії дослідження", - сказала Танг, тому "терміни комерціалізації" невідомі.