Bioplast z konopného proteinu – cesta z plastové krize?
Vědci zkoumají bioplast z konopných pokrutin. Jaké má šance v obalech? (foto: Volodymyr Hryshchenko na Unslplash.com)
Po lisování konopných semen zůstává pokrutinový materiál bohatý na bílkoviny. Výzkumníci z něj připravují biologicky rozložitelné pláty, které by v budoucnu mohly najít uplatnění v obalech, kapslích nebo zemědělských fóliích.
Když se z vedlejšího produktu stane surovina
Plast vyrobený z ropy je levný, odolný a všestranný. Právě jeho odolnost se ale po skončení životnosti mění v globální problém. Výzkum bioplastů se proto stále častěji zaměřuje na zemědělské zbytky a vedlejší produkty, které jsou snadno biologicky rozložitelné.
Jedním z nich je konopná pokrutiny – pevný materiál, který zůstává po mechanickém lisování oleje ze semen. Nejde o odpad bez hodnoty. Obsahuje významné množství bílkovin a vlákniny, takže může sloužit jako základ pro nové materiály. O využití konopných pokrutin jako suroviny pro potraviny i další produkty píší také přehledové studie.
Samotný protein na výrobu plastu nestačí
Rostlinné bílkoviny umějí vytvářet tenké filmy, mají však jednu zásadní slabinu: špatně snášejí vodu. Materiál může nasáknout vlhkost, nabobtnat a ztratit pevnost. U obalů je to pochopitelně problém – obal, který se rozpadne při prvním kontaktu s vlhkostí, příliš praktický není.
Výzkumníci proto hledají způsoby, jak proteinovou strukturu upravit, aniž by se celý materiál vrátil k fosilním surovinám. Jedna z cest spočívá v navázání přirozených mastných kyselin na bílkovinnou strukturu. Vzniká tak hustší povrchová bariéra, která omezuje průnik vody.
Podle podkladové studie vedla úprava konopného proteinu k hustší, hladší a rovnoměrnější struktuře materiálu. Testované filmy vykazovaly několik zajímavých vlastností:
- vyšší tuhost a pevnost
- lepší odolnost proti průchodu vodní páry
- vyšší tepelnou stabilitu
- mírně lepší ochranu před světlem
U upraveného materiálu se teplota tepelné denaturace zvýšila přibližně ze 105 na 118 °C. Takový údaj může být zajímavý pro obalové aplikace, ale není totéž co dlouhodobá provozní teplota hotového výrobku.
V půdním testu při 15 °C se podle studie během 40 dnů rozložilo více než 60 % hmotnosti konopného plátu. Pro srovnání, LDPE (polyetylenový igelit) v daném testu nevykázal výraznou změnu. Výsledek ale nelze automaticky přenést na všechny podmínky kompostování nebo průmyslové použití. Rychlost rozkladu ovlivňuje teplota, vlhkost, mikroorganismy, tloušťka filmu i přísady.
Kde by mohl najít uplatnění
Materiál má potenciál pro výrobky, u nichž je žádoucí omezená životnost a nižší ekologická zátěž po použití. Zvažované aplikace zahrnují například:
- jednorázové obaly
- kapsle pro léčiva nebo doplňky
- technické povlaky
- zemědělské mulčovací fólie
Konopný proteinový film zatím není univerzální náhradou PET, polyetylenu ani jiných běžných plastů. U obalů pro potraviny a léčiva by bylo nutné ověřit migraci látek, hygienickou bezpečnost, trvanlivost, těsnost, tisknutelnost a kompatibilitu s konkrétním obsahem.
Ekologie není jen slovo biologicky rozložitelný
Biologická rozložitelnost je důležitá, ale sama o sobě neříká všechno. Je potřeba sledovat celý životní cyklus: pěstování konopí, spotřebu vody a energie, lisování semen, izolaci proteinu, použitá činidla, výrobu filmu, dopravu i skutečné podmínky likvidace.
Výhodou využití pokrutin je, že materiál vzniká jako vedlejší produkt při zpracování semends. Výzkum tak zapadá do principů cirkulární ekonomiky – z jedné suroviny se nejprve získá olej a následně se další část biomasy použije pro výrobu nového materiálu.
Výzkum je slibný, výroba rozhodne
Konopné bioplasty mají několik silných karet: využívají obnovitelnou biologickou surovinu, mohou zužitkovat vedlejší produkty a v laboratorních testech vykazují zajímavé mechanické i bariérové vlastnosti. Přesto je mezi laboratorním filmem a běžným obalem v obchodě pořád několik kroků.
- stabilitu a kvalitu při průmyslové výrobě
- cenu ve srovnání s konvenčními a jinými bioplasty
- bezpečnost pro potraviny, léčiva a doplňky
- skutečné podmínky rozkladu
- možnost recyklace nebo kompostování
- dostupnost dostatečného množství suroviny
Konopí už dnes nabízí mnoho hodnotnách surovin: vlákna, semena, olej či biodiesel, potraviny i stavební materiály – beton. Proteinový bioplast ukazuje další možný směr: využít více částí rostliny a omezit množství nevyužité biomasy.
Je tedy nepravděpodobné, že by jediný nový bioplast v dohledné době nahradil všechny ropné plasty. Reálnější scénář počítá s kombinací různých řešení: recyklace, opakovaně použitelné obaly, vláknité materiály, kompostovatelné fólie a bioplasty pro konkrétní aplikace.
Konopný protein může být jedním z dílků této skládačky. Zatím je ale přesnější mluvit o slibné technologii ve fázi výzkumu a vývoje než o hotové revoluci v obalovém průmyslu.
Zdroje
M
MichalS
