اختصاصی بسپار/ پرتقالهایی برای تازهنگهداشتن: بهبود کارکرد فیلمهای زیستتجزیهپذیر PBAT با پسماند پوست پرتقال
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ایران پلیمر یک نوآوری جذاب در صنعت بستهبندی زیستپایدار (Sustainable Packaging) توجه پژوهشگران را جلب کرده است: افزودن پودر پسماند پوست پرتقال (Orange Peel Waste Powder – OPWP) به فیلمهای پلی(بوتیلنآدیپات-کو-ترفتالات) یا PBAT، که موجب بهبود خواص مکانیکی، افزایش زیستتخریبپذیری و همچنین خواص ضدباکتری و پاداکسندگی شده است.
این پژوهش که توسط Mohan و همکاران انجام شده، نشان میدهد چگونه یک پرکننده طبیعی و بدون اصلاح شیمیایی، میتواند تحولی در کارکرد فیلمهای بستهبندی برای کاربردهای غذایی ایجاد کند؛ آنهم بدون نیاز به مواد افزودنی سنتزی یا فرایندهای پیچیدهی آمیزهسازی (Compounding).
فیلمهای تقویتشده با پرتقال: از سطل زباله تا صنعت بسپار
در این پژوهش، فیلمهای PBAT با استفاده از روش ریختهگری محلولی (Solution Casting) و با نسبتهای ۵ تا ۲۰ درصد وزنی OPWP تولید شدند. پوست پرتقال به دلیل ساختار غنی از سلولز و ترکیبات فنولی طبیعیاش انتخاب شد؛ ترکیباتی که خواص ضدباکتری و پاداکسندگی دارند.
دستاوردهای کلیدی این طرح شامل موارد زیر است:
• افزایش ۲۹ درصدی استحکام کششی از ۲۶.۹ مگاپاسکال به ۳۵.۷ مگاپاسکال با ۲۰ درصد OPWP
• کاهش حدود ۵۰ درصدی کشامد در نقطه شکست که بیانگر سفتی بیشتر فیلم است
• جذب بیش از ۹۹ درصد پرتو UV-B در طولموج ۳۲۰ نانومتر با ≥۱۵ درصد OPWP
• افزایش وزن کاهشیافته در خاک تا ۷۶.۴ درصد در ۲۱ روز (در مقایسه با ۲۵ درصد برای PBAT خالص)
این تقویت بدون بهخطر انداختن ویژگیهای سدگری انجام شده است. نفوذپذیری بخار آب ثابت مانده و ریزساختار سطحی (مشاهدهشده با میکروسکوپ الکترونی SEM) نشاندهنده پراکنش یکنواخت OPWP در غلظتهای پایینتر بود.
پوشش فعال با خاصیت ضدباکتری
یکی از مزایای کلیدی افزودن OPWP، خاصیت ضدباکتری و پاداکسندگی طبیعی آن است. ترکیبات پلیفنول و فلاونوئید موجود در پوست مرکبات درون فیلم فعال باقی میمانند و با مهار رشد میکروبی و کاهش اکسایش، به افزایش عمر مفید محصولات غذایی کمک میکنند.
آزمون میدانی: موزها تازهتر میمانند
برای آزمون عملی، پژوهشگران از سه نوع فیلم برای بستهبندی موز استفاده کردند: فیلم PBAT خالص، فیلم پلیاتیلن و فیلم PBAT/OPWP با ۲۰ درصد پودر پوست پرتقال. یک نمونه بدون بستهبندی نیز بهعنوان شاهد استفاده شد.
پس از هفت روز:
• موزهای بدون بستهبندی یا بستهبندیشده با پلیاتیلن دچار فساد و بوی نامطبوع شدند
• فیلم PBAT خالص محافظت متوسطی داشت اما میعان و چگالش (condensation) ایجاد شد
• موزهای بستهبندیشده با PBAT/OPWP شکل، رنگ و سفتی خود را حفظ کرده و بدون بو باقی ماندند
این آزمایش کاربردی، کارکرد زیستفعال این فیلم را در نگهداری مواد غذایی تازه به خوبی اثبات کرد.
زیستتجزیهپذیری سریعتر و پاکتر
در آزمون دفن در خاک، فیلمهای PBAT/OPWP در مقایسه با PBAT خالص، با سرعت بیشتری تجزیه شدند:
• پس از ۲۱ روز، فیلم PBAT خالص تنها ۲۵ درصد از جرم خود را از دست داد
• فیلم دارای ۲۰ درصد OPWP، تا اندازهی ۷۶.۴ درصد کاهش وزن داشت، بدون هیچ پسماند سمی قابلشناسایی
ماهیت آبدوست (Hydrophilic) و زیستتخریبپذیر پودر پرتقال، موجب تقویت کلونیهای میکروبی و تسهیل فرایند آبکافت شد.
پیامدهای صنعتی و آیندهنگری
این پژوهش مسیری ساده و اقتصادی برای بهبود کارکرد یک بسپار زیستتخریبپذیر موجود فراهم میکند. مزایای کلیدی:
• عدم نیاز به اصلاح شیمیایی یا افزودنیهای سنتزی
• هزینهی پایین و دسترسی آسان به پرکنندهی تجدیدپذیر
• سازگاری با نیازهای روزافزون بستهبندی میوه و سبزی تازه
این رویکرد همچنین نمونهای از «بازیافت ارزشمند» (Waste Valorization) است که پسماند صنایع غذایی را به منابع کاربردی در صنعت بسپار تبدیل میکند.
گام بعدی: عبور از آزمایشگاه به تولید صنعتی
اگرچه این تحقیق در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده، گام منطقی بعدی، تنظیم فرمولبندیها برای فرایندهای صنعتی و آزمون آنها در شرایط واقعی بازار است. با افزایش تقاضا برای بستهبندیهای زیستتخریبپذیر و فعال، ترکیبهایی مانند PBAT/OPWP میتوانند به نقشآفرینان کلیدی آینده بستهبندی سبز تبدیل شوند.
