Заверните, пожалуйста: новая упаковка продлит срок годности продуктов
Российские ученые создали экологичный пленочный материал, в котором продукты питания хранятся дольше, чем в полиэтилене. Такого эффекта удалось достичь благодаря добавлению в структуру материала масла чайного дерева, которое обладает антибактериальными свойствами. Пленка состоит из биоразлагаемых компонентов, поэтому отказ от полиэтилена в ее пользу позволит снизить нагрузку на окружающую среду. Пока инновационная упаковка в 10 раз дороже используемого сегодня пластика. Однако если материал действительно обладает всеми заявленными преимуществами, потребители будут готовы платить за него больше, полагают эксперты.
Натуральные компоненты
Пленку для упаковки продуктов питания, которая продлевает их срок годности, создали ученые Института элементоорганических соединений РАН им. А.Н. Несмеянова вместе с коллегами из МФТИ. В отличие от используемого сейчас полиэтилена она сама разлагается в течение нескольких лет, не нанося вреда природе. Материал защищает пищу от появления бактерий и ультрафиолетового излучения, которые чаще всего становятся причиной ее порчи. Разработка была поддержана грантом Российского научного фонда.
По оценкам авторов изобретения, в новом материал многие продукты можно будет хранить вне холодильника до нескольких недель. Это заметно дольше, чем в полиэтилене. Разработчики уже подтвердили упаковочные свойства пленки в ходе экспериментов с нарезанными яблоками и бананами. Ученые рассчитывают получить аналогичные результаты и для большей части других видов продовольствия, кроме тех, которые со временем выделяют большое количество жидкости. Но для этого нужны дальнейшие испытания.
— Благодаря использованию возобновляемого сырья такая упаковка поможет решить глобальные экологические проблемы, связанные с чрезмерным потреблением синтетических пластиков. В дальнейшем мы планируем совершенствовать механические и водоустойчивые свойства разработанных нами материалов. Что касается стоимости — пока полиэтилен дешевле любых альтернатив, но есть надежда, что в обозримом будущем стоимость такой пленки станет достаточно низкой для практического применения, — сказал руководитель проекта, заведующий кафедрой химической физики функциональных материалов МФТИ Валентин Новиков.
По оценкам разработчиков, на данный момент себестоимость пленки превышает затраты на производство полиэтилена примерно в 10 раз.
Наноконтейнеры
Для того чтобы добиться от материала антибактериальных свойств, ученые решили использовать масло чайного дерева, которое служит природным средством борьбы с микробами. Однако это вещество очень сложно ввести в состав пленочной матричной основы из полимера (например, в тот же полиэтилен), так как компоненты масла очень летучи и несовместимы с элементами пленки. Поэтому ученые поместили его в специальные наноконтейнеры. Масло постепенно высвобождается из них и уничтожает бактерии.
В качестве мельчайших капсул взяли металлоорганические каркасы — пористый кристаллический материал с регулируемыми свойствами. Его получают экологически безопасным способом из солей железа и органической кислоты. В вакууме при температуре +85 ℃ ученые поместили масло в наноконтейнеры, а их, в свою очередь, ввели в матрицу на основе двух растительных полимеров, которые широко используются в пищевой промышленности в качестве загустителей и влагоудерживающих агентов. И получили таким образом новую пленку.
— Это гидроколлоиды, которые используются в качестве загустителей, например, в желе. Просто они отлиты в пленку и высушены. Эти вещества растворяются в обычной воде, поэтому если пленку поместить туда, она со временем растает. Мы намерены ввести в нее специальный сшивающий агент, который сделает ее более прочной. Нам нужно найти баланс, чтобы материал через несколько лет разлагался, но во время использования оставался прочным, — сказал Валентин Новиков.
Авторы экспериментально исследовали механические свойства полученных пленок. Лучшие результаты показали образцы, в которых концентрация наночастиц не превышала 2% от массы. Результаты испытаний показали, что пленки обладают антибактериальной активностью и при этом блокируют ультрафиолетовое излучение. У них выявили хорошие показатели износостойкости, прочности и влагонепроницаемости.
Готовы платить больше
Полиэтилен далеко не самая лучшая упаковка. Конечно, она защищает продукты от воздействия внешней среды, но вредит природе. Поэтому использовать новый материал целесообразно, уверена заведующая лаборатории технологии продуктов детского и диетического питания ГНУ ВНИИПП Россельхозакадемии Изабелла Стефанова.
— Несмотря на более высокую стоимость пленки, чем полиэтилена, для ее адекватной оценки нужно просчитать, например, что выгоднее, хранение продукты в холодильнике либо в этой упаковке. Производители продовольствия, естественно, переложат затраты на новый материал на плечи потребителя. Однако многие пользователи буду готовы платить больше, если пленка действительно даст возможность дольше хранить продукты, — сказала Изабелла Стефанова.
Как пояснила специалист, аналогичная ситуация была и с полиэтиленом. В начале 1990-х практически все продукты питания продавались без упаковки, потому что так было дешевле. Но теперь всё на полках магазинов покрыто полиэтиленом. Потребитель получает более безопасный продукт, и торговым организациям выгодно работать с таким товаром. Как только объемы производства нового материала вырастут, снизится его цена, и он займет свою нишу.
Сейчас при упаковке и хранении продуктов используют очень много полиэтиленовой пленки, и это увеличивает нагрузку на окружающую среду даже при корректной переработке вторсырья, обратил внимание доцент департамента экологической безопасности и менеджмента качества продукции Института экологии РУДН Татьяна Ледащева.
— Однако, прежде чем приступить к практическому использованию пленки, необходимо прояснить несколько нюансов. Например, влияет ли эфирное масло чайного дерева на вкус и запах продуктов? Также можно предположить, что материал не подешевеет до уровня полиэтилена и без законодательного запрета на его использование альтернатива применяться не будет,— сказала Татьяна Ледащева.
По мнению инженера научно-образовательного центра биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Анны Зиминой, разработка биоразлагаемой упаковки из растительного возобновляемого сырья отвечает современным тенденциям, включая заботу об экологии, сокращение использования природных ресурсов и сохранение здоровья населения. Она стимулирует развитие зеленой экономики. Материал не содержит вредных или токсичных веществ, что делает его безопасным для использования в пищевой промышленности.
