Международная команда ученых из Китая и Нидерландов добилась значительного прорыва в разработке нового типа пластика. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, предлагает решение одной из ключевых проблем современной индустрии материалов: подавляющее большинство пластиков производится из нефти и газа, что ведет к загрязнению окружающей среды и образованию стойких отходов.
Вместо этого, исследователи использовали зеин – белок, в изобилии содержащийся в кукурузе. Главное достижение заключается не только в растительном происхождении материала, но и в уникальном подходе к его обработке. Ученые черпали вдохновение в принципах формирования паучьего шелка – материала, известного своей легкостью, гибкостью, биоразлагаемостью и исключительной прочностью. Применение этих принципов позволило реорганизовать структуру белка кукурузы, придав ему повышенную внутреннюю прочность.
Растительный пластик, вдохновленный паучьим шелком
Зеин является побочным продуктом переработки кукурузы и производства этанола, что делает его возобновляемым сырьем. Однако, как и многие другие растительные биополимеры, его промышленное применение ранее было ограничено из-за хрупкости, низкой прочности и недостаточной устойчивости к влаге и кислороду.
Для преодоления этих ограничений команда из Китая и Нидерландов отказалась от традиционных методов переработки белков в пластик. Вместо того чтобы просто плавить или подвергать материал обычным химическим воздействиям, они применили подход, основанный на том, как пауки регулируют влажность, кислотность и молекулярную ориентацию при создании шелка.
Эта молекулярная перестройка позволила белкам кукурузы более эффективно выстраиваться и соединяться. В результате был получен биополимер, который исследователи назвали plantymer. Он способен формировать волокна, тонкие листы и пленки, демонстрируя свойства, более конкурентоспособные по сравнению с другими испытанными растительными материалами.
Биоразлагаемый материал с перспективами
Согласно представленным данным, новый пластик, не содержащий нефти, обладает хорошей прочностью, эффективно защищает от воды и кислорода, а главное – он биоразлагаем. Испытания в почве показали, что до 80% материала может разлагаться в течение месяца.
Несмотря на эти обнадеживающие результаты, разработка находится на стадии исследований и развития. Прежде чем plantymer сможет конкурировать с пластиками, получаемыми из ископаемого топлива, необходимо решить ряд задач: доказать возможность его крупномасштабного производства, убедиться в достаточной доступности зеина без ущерба для продовольственной безопасности, а также изучить его поведение под воздействием тепла, света и времени.