Foto af Christian Ove Carlsson

Den perfekte bæredygtige plastik har rødder i planter og ler

mandag 04 apr 16

Kontakt

Anne Ladegaard Skov
Lektor
DTU Kemiteknik
45 25 28 25

Kontakt

Brit Bille Albrektsen
AC-Fuldmægtig
Afdelingen for Uddannelse og Studerende
45 25 10 66

Fakta om projektet

  • Jon Trifol Guzmans projekt bærer titlen ”Novel Clay/Nanocellulose Biocomposite Films and Coatings in the Context of New Packaging Materials” og var et projekt inden for rammerne af Marie Curie-programmet under vejledning af Peter Szabo, Anders Daugaard og Ole Hassager.

  • Projektet er en del af det tværfaglige forsknings- og uddannelsesnetværk, Marie Curie, der inkluderer otte europæiske universiteter – heriblandt Danish Polymer Centre ved DTU Kemiteknik – samt tre forskningsinstitutter og seks virksomheder.

  • Netværket blev finansieret gennem EU 7th Framework-programmet. Marie Curie Ph.d.-stipendiaterne har udviklet et personligt netværk and forskningsgrupperne har brugt netværket til at etablere nye projekter, såsom COST Action for aktive og intelligent emballering.

Fremtidsperspektiver i DPC

Jon Trifol Guzmans projekt er ifølge lektor og leder af Danish Polymer Centre (DPC), Anne Ladegaard Skov, et godt eksempel på den retning, centerets forskning er på vej i.

”I en verden, der lader til at være presset af overforbrug, har bæredygtige materialer i øjeblikket høj prioritet i polymersamfundet, hvor forskere er i et kapløb mod tiden for at levere biobaserede, bionedbrydelige and biobæredygtige produkter til virksomheder og kunder verden over", siger Anne Ladegaard Skov og fortsætter:

”DPC indtager en aktiv rolle i denne udvikling som partner i to EU-projekter og et nationalt projekt, hvor fokus har været på materialeudvikling og materialekarakteristik. DPC besidder alle faciliteterne til dette og er derfor en naturlig partner”.

Et nyt og mere bæredygtigt materiale, der er udviklet ved at forstærke kommerciel bioplastik med tilsætningsstoffer fra planter, kan løse de mest almindelige udfordringer inden for bioplastik, såsom skrøbelighed, utilstrækkelige barriereegenskaber og lav varmeresistens. Det nye materiale beskytter aktivt mad mod nedbrydelse.

Der er masser af gode argumenter for at investere i forskning i bioplastik. Især PLA (polylatic acid) bliver ved med at love godt for fremtidens bæredygtige fødevareemballager. PLA er både biobaseret og bionedbrydeligt og er derfor et godt alternativ til plastikker, der er baserede på petroleum.

Bioplastikker lavet af PLA er allerede på markedet, men PLA i ren form har nogle vigtige begrænsninger, såsom lav resistens over for varme, der gør det til en udfordring at fabrikere produkter af den smeltede plastik og samtidig begrænser dens anvendelse i højtemperaturapplikationer.

Uden tilsætningsstoffer sørger PLA desuden ikke for en tilstrækkelig barriere mod ilt og vand i det omkringliggende miljø, hvilket fører til en hurtigere nedbrydning af maden. Endelig er ren PLA meget skrøbeligt.

En kombination af ler og polymer

Megen forskning er derfor dedikeret til at finde de rigtige tilsætningsstoffer til PLA for at gøre den stærkere og mere anvendelig. I den forbindelse har et Ph.d.-projekt fra DTU Kemiteknik vist en række interessante resultater, der kan være løsningen på problemerne.

”De termomekaniske egenskaber af PLA har allerede vist sig at blive forstærkede ved tilføjelsen af nanocellulose fra planter, men jeg ville gerne finde ud af, hvad der sker, når du kombinerer nanocellulose og nanoler i en polymermatrix”, forklarer Jon Trifol Guzman, tidligere Ph.d.-studerende ved Danish Polymer Centre (DPC), der står bag projektet.

 ”Jeg udvandt noget meget rent nanocellulose fra sisalfibre ved hjælp af en ny og simpel proces, der nemt kan opskaleres. Sammensætningerne med denne nanocellulose forstærkede PLA’en som ventet, men det som var særligt interessant, var den dramatiske synergieffekt, der blev gjort tydelig af kombinationen”, fortsætter han.

   

Hurtigere produktionshastighed og længere holdbarhed

Kombinationen gjorde ikke kun PLA’en stærkere, men forbedrede også den mulige produktionshastighed.

”Da jeg undersøgte hybridsammensætningen nærmere i forhold til størrelse og type af krystalliske og uformelige områder i polymeren, var jeg i stand til at forklare effekten af de to fyldstoffer. Det jeg fandt ud af var, at kombinationen ikke kun resulterede i bedre krystaller, den producerede dem også ti gange hurtigere. Du kan forestille dig, at det kan gøre noget af en forskel i industrien”, siger Jon Trifol Guzman.

Projektet kastede også lys over de centrale parametre i den kontrollerede frigivelse af aktive komponenter til brug i emballagematerialer. Især brugen af oreganoekstrakter i kombination med emballagematerialer er interessant, da oreganoekstrakter er kendt for at dræbe de bakterier, der nedbryder maden. Det betyder, at en kontrolleret frigivelse af disse blandinger potentielt kan forlænge madens holdbarhed.

95-99 % bionedbrydelig plastik

Tilsætningsstoffer i bioplastik bliver ofte kritiseret for ikke at være nedbrydelige. De nye resultater viser dog, at mængden af tilsætningsstoffer kan reduceres en hel del. Ved at tilføje en meget lille mængde af de to tilsætningsstoffer – kun 1 % nanocellulose og 1 % nanoler – er det muligt kraftigt at forbedre bioplastikkens egenskaber.

Afhængigt af forholdene var forbedringerne af barriereegenskaberne helt oppe på 90 %. På industrielt niveau kan dette blive endnu højere, da der ikke blev taget højde for den hurtigere krystallisering, der som regel ses i industriel bearbejdning. Det nye materiale viste sig også at have en væsentlig forbedret resistens over for varme på op til 80 grader celsius.

”Det er klart, at nanoler ikke er nedbrydeligt, men på den anden side er det i bund og grund jord, og i så små mængder vil bioplastikken stadig være 95-99 % bionedbrydelig. Det betyder, at industrien nu er meget tæt på at have en bæredygtige og brugbar mademballage”, siger Jon Trifol Guzman.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.
http://www.kt.dtu.dk/om-os/nyheder/nyhed?id=0E89B5A4-6A90-436E-8284-C4F80280551D&utm_device=web&utm_source=RelatedNews&utm_campaign=Membrane-can-help-patients-with-chronic-wounds
28 JUNI 2017