ساخت بسته‌بندی مواد غذایی با استفاده از ضایعات درخت آووکادو

به گزارش ایسنا، به نظر می‌رسد که قرار است بسته‌بندی مواد غذایی در آینده از شاخه‌ها و برگ‌های درخت آووکادو ساخته شود.

به نقل از ادونسد ساینس نیوز، اگرچه پلاستیک امکان بسته‌بندی راحت و بهداشتی مواد غذایی را فراهم کرده است اما زباله‌های پلاستیکی همچنان یک مشکل بزرگ برای محیط زیست هستند.

پژوهشگران «دانشگاه کوردوبا»(UCO) و «دانشگاه خیرونا»(UdG) در اسپانیا برای پایدارتر کردن بسته‌بندی مواد غذایی، به بقایای حاصل از هرس درخت آووکادو روی آوردند و از شاخه‌ها و برگ‌هایی استفاده کردند که سالانه از درختان آووکادو جدا می‌شوند.

این بقایا منبع زیست‌توده هستند. اصطلاح زیست‌توده به مواد گیاهی اطلاق می‌شود که به عنوان غذا مورد استفاده قرار نمی‌گیرند. منطقه جنوبی اسپانیا، اندلس، سرشار از درختان میوه به ویژه آووکادو است.

«ادواردو اسپینوزا»(Eduardo Espinosa) دانشیار مؤسسه انرژی و محیط زیست در دانشگاه کوردوبا و یکی از سازندگان این ماده گفت: بقایای هرس آووکادو در مقایسه با سایر محصولات جانبی آووکادو مانند خمیر و دانه، دارای محتوای سلولز بالایی است که به سایر گونه‌های درختی کشاورزی شباهت دارند.

سلولز، یک پلیمر زیستی موجود در گیاهان است که می‌توان آن را پردازش کرد تا به الیاف تبدیل شود. این الیاف برای تقویت مواد مصنوعی مانند پلی‌اتیلن و پلاستیک غیر سمی و ارزان‌قیمت به کار می‌روند که برای تازه نگه داشتن غذاها و پیشیگیری از آلودگی‌ آنها ضروری هستند.

پلی‌اتیلن معمولا از سوخت‌های فسیلی به دست می‌آید و غیر قابل تجزیه زیستی است. این ویژگی‌ها باعث می‌شوند که پلی‌اتیلن ناپایدار باشد. پلی‌اتیلن تولیدشده از بیواتانول که از منابع گیاهی به دست می‌آید، جایگزین بهتری است.

تقویت‌کننده پلی‌اتیلن

اسپینوزا و همکارانش قصد داشتند به واسطه جایگزین کردن جزئی پلی‌اتیلن زیستی با الیاف استخراج‌شده از بقایای هرس آووکادو، یک ماده سازگار با محیط زیست را برای بسته‌بندی مواد غذایی بسازند.

برای تولید الیاف لیگنوسلولزی، آنها بقایای هرس آووکادو را به صورت یک خمیر غلیظ درآوردند و الیاف را از طریق فرآیند «شکنش»(Fractionation) جدا کردند. این کار، مقداری از «لیگنین»(Lignin) را حفظ کرد که یکی دیگر از اجزای اصلی زیست‌توده لیگنوسلولزی است.

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

سپس پژوهشگران، کامپوزیتی را از پلی‌اتیلن زیستی و فیبر لیگنوسلولزی تهیه کردند. اسپینوزا گفت: اصطکاک ایجاد شده در اثر چرخش، پلاستیک زیستی را ذوب می‌کند، الیاف را در ماتریکس پراکنده می‌کند و ماده کامپوزیت را به وجود می‌آورد.

برای تقویت تعامل بین این دو ماده که به دلیل ساختارهای شیمیایی متفاوت خود به طور طبیعی ناسازگار هستند، یک ماده افزودنی مورد نیاز است. پلی‌اتیلن آب‌گریز و فیبر آب‌دوست است. ترکیب موسوم به «مالئیک انیدرید»(Maleic anhydride) که یک افزودنی رایج در تولید پلاستیک است، می‌تواند کلید افزایش سازگاری آنها باشد.

اسپینوزا گفت: وقتی مالئیک انیدرید به مخلوط اضافه می‌شود، خود را بین فیبر و پلاستیک قرار می‌دهد، میزان کشش سطح را پایین می‌آورد و دو ماده را به هم پیوند می‌دهد.

مزایای یک کامپوزیت زیستی

کامپوزیت نه تنها زیست‌تخریب‌پذیرتر از پلی‌اتیلن زیستی است، بلکه تا حدی به دلیل نقش مالئیک انیدرید و استحکام ذاتی الیاف طبیعی قوی‌تر عمل می‌کند. اسپینوزا توضیح داد: الیاف طبیعی دارای ویژگی‌های مکانیکی قوی هستند.

این الیاف در ترکیب با یک زمینه ترموپلاستیک مانند پلی‌اتیلن زیستی، پراکنده می‌شوند و درون ماتریس پلاستیکی قرار می‌گیرند و به انتقال بارها در زمانی که مواد تحت فشار مکانیکی قرار می‌گیرند، کمک می‌کنند.

وی افزود: استفاده کردن از ضایعات کشاورزی برای تولید کامپوزیت زیستی، ارزش آنچه را که در غیر این صورت ضایعات تلقی می‌شود، بالا می‌برد و اقتصاد چرخشی و استفاده از منابع محلی را ارتقا می‌دهد.

اسپینوزا خاطرنشان کرد که پژوهش آنها بر بهبود ویژگی‌های مکانیکی، به ویژه استحکام کششی پلی‌اتیلن زیستی متمرکز شده است. در حقیقت، بسته‌بندی مواد غذایی تحت فشارهای مکانیکی دیگری مانند مقاومت خمشی قرار می‌گیرد.

وی افزود: همچنین، ویژگی‌های مکانیکی در دمای ۲۵ درجه سلسیوس و رطوبت نسبی ۵۰ درصد بررسی شدند که ممکن است همیشه منعکس‌کننده شرایط تجربه‌شده توسط این مواد در طول دوره نگهداری نباشد.

اسپینوزا در پاسخ به این پرسش که آیا بسته‌بندی مواد غذایی ساخته‌شده از الیاف لیگنوسلولزی کاربردی است یا خیر، پاسخ داد: ساخت بسته‌بندی مواد غذایی به طور کامل از الیاف لیگنوسلولزی، چالش‌هایی را به همراه دارد. بسته‌بندی مواد غذایی، ویژگی‌های گوناگونی را می‌طلبد که از جمله آنها می‌توان به مقاومت مکانیکی و خاصیت بازدارندگی اشاره کرد. از آنجا که الیاف سلولزی رطوبت هوا را جذب می‌کنند، تقویت شیمیایی این الیاف برای تولید مواد مخصوص بسته‌بندی مواد غذایی با محتوای فیبر لیگنوسلولزی بالا ضروری است.

پژوهشگران قصد دارند در آینده، تأثیر زیست‌محیطی فرآیند خود را مورد بررسی قرار دهند و امکان‌سنجی اقتصادی آن را ارزیابی کنند. همچنین، آنها باید ماندگاری یک محصول غذایی خاص را تحت تاثیر مواد بسته‌بندی حاصل از ضایعات آووکادو مورد بررسی قرار دهند.

این پژوهش در مجله «Advanced Sustainable Systems» به چاپ رسید.