Μια απροσδόκητα ανθεκτική, αλλά ταυτόχρονα «πράσινη», εναλλακτική λύση για τις πλαστικές συσκευασίες έχει αναπτυχθεί από το φυτό της κάνναβης (hemp) — μια παλιά μορφή του φυτού cannabis που δεν προκαλεί ευφορία. Το μη τοξικό αυτό υποκατάστατο πλαστικού είναι ένα ελαστικό θερμοπλαστικό που μπορεί να επιμηκυνθεί έως και κατά 1.600% του αρχικού του μεγέθους.

Το υλικό διαθέτει επίσης υψηλή «θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης» — μια ιδιότητα που επιτρέπει στα πλαστικά να παραμένουν ανθεκτικά όταν έρχονται σε επαφή με νερό που βράζει — σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύθηκε αυτή την εβδομάδα στο περιοδικό Chem Circularity, και μεταδόθηκε από το Good News Network

Η μοναδική ιδιότητα της κάναββης

. «Πολύ λίγα, αν όχι κανένα, πλαστικά που προέρχονται από φυσικούς πόρους έχουν αυτή την ιδιότητα», δήλωσε σε δελτίο Τύπου ο συν-συγγραφέας της μελέτης, καθηγητής του Πανεπιστημίου του Κονέκτικατ, Gregory Sotzing.

Η ερευνητική ομάδα ελπίζει ότι η κανναβιδιόλη (CBD) από το άνθος της κάνναβης μπορεί να αντικαταστήσει τη δισφαινόλη-Α, τη συνθετική βιομηχανική χημική ουσία που βρίσκεται στα σημερινά επεξεργασμένα πλαστικά, καθώς η δισφαινόλη-Α είναι «γνωστός ενδοκρινικός διαταράκτης» — δηλαδή μπορεί να διαταράξει την ευαίσθητη ισορροπία των ορμονών μας.

Ο καθηγητής Sotzing αναφέρει ότι το υλικό από κάνναβη είναι κατάλληλο για την παραγωγή διαφανών πλαστικών μεμβρανών, επικαλύψεων και άλλων κοινών υλικών που σήμερα κατασκευάζονται από πετρελαϊκής προέλευσης υλικά, όπως το τερεφθαλικό πολυαιθυλένιο (PET), το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως σε μπουκάλια νερού μίας χρήσης, συσκευασίες τροφίμων και υποστρώματα για εύκαμπτα ηλεκτρονικά.

Αυτές οι εφαρμογές απαιτούν σταθερότητα σε μεσαίες έως υψηλές θερμοκρασίες και δυνατότητα τήξης και επεξεργασίας, ώστε το υλικό να μπορεί να μορφοποιηθεί και να πάρει σχήμα — κάτι που η ομάδα κατάφερε για πρώτη φορά με ένα πολυκαρβονικό υλικό βασισμένο στην κάνναβη.

Ο συν-συγγραφέας Dr. Mukerrem Cakmak, από το Πανεπιστήμιο Purdue, δήλωσε ότι η εργασία τους καθιέρωσε τα πολυκαρβονικά με βάση το CBD ως βιώσιμες εναλλακτικές λύσεις για ευρέως χρησιμοποιούμενα θερμοπλαστικά όπως το PET.

«Έχουμε αναπτύξει ένα αυστηρό επιστημονικό πλαίσιο επεξεργασίας που συνδέει τη μοριακή αρχιτεκτονική με τη δυνατότητα επεξεργασίας σε τήξη, την ανάπτυξη προσανατολισμού και την ελαστικότητα, χωρίς να θυσιάζεται η δυνατότητα βιομηχανικής παραγωγής.»

Το πρόβλημα που δημιουργούν τα πλαστικά

Ο Dr. Cakmak εξήγησε ότι το PET απαιτεί μεγάλες ποσότητες ορυκτών καυσίμων — συγκεκριμένα αργό πετρέλαιο και φυσικό αέριο — και, όταν απορρίπτεται, διασπάται σε μικροσκοπικά σωματίδια που ονομάζονται «μικροπλαστικά», τα οποία απελευθερώνουν χημικές ουσίες (συμπεριλαμβανομένου του PET) στο νερό, τον αέρα και τα τρόφιμα, και συνδέονται με φλεγμονές και κυτταρικές βλάβες.

Παρόλο που οι επιστήμονες αναζητούν πιο «πράσινες» εναλλακτικές του PET, τα περισσότερα πολυμερή που προέρχονται από φυτά ή φυτικά απόβλητα δεν διαθέτουν τη θερμοκρασία υαλώδους μετάπτωσης και την ελαστικότητα της κάνναβης, ενώ είναι και πιο ακριβά στην παραγωγή — ειδικά με τις τιμές πετρελαίου και φυσικού αερίου να αυξάνονται.

Οι καταλύτες που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βιοπλαστικών απαιτούν συνήθως υψηλές θερμοκρασίες και παρουσιάζουν δυσκολίες στην απομάκρυνσή τους και στον καθαρισμό του τελικού προϊόντος, γεγονός που τα καθιστά μη πρακτικά για παραγωγή σε μεγάλη κλίμακα.

Για να ξεπεράσουν αυτές τις προκλήσεις, ο καθηγητής Sotzing και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν κάνναβη — η οποία νομιμοποιήθηκε τελικά στις ΗΠΑ το 2019 — για να αναπτύξουν ένα πλαστικό φιλμ και δοκίμασαν τις παραμέτρους επεξεργασίας που του δίνουν τη σωστή δομή και ιδιότητες για ευρεία χρήση.

«Αυτό το πολυκαρβονικό, ως λεία μεμβράνη, έχει πολύ υψηλή γωνία επαφής με το νερό. Δεν περιμέναμε το polyCBD-carbonate μας να έχει υψηλότερη γωνία επαφής από τα περισσότερα πολυολεφίνες (θερμοπλαστικά).» Πρόσθεσε ότι υλικά με αυτές τις ιδιότητες μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως νανοσωματίδια για μεταφορά φαρμάκων και για επιστρώσεις καθετήρων.

Οι ερευνητές εργάζονται επίσης για την ανάπτυξη μιας εκδοχής του πλαστικού από κάνναβη με μεγαλύτερη μηχανική αντοχή και για την πιλοτική εφαρμογή της διαδικασίας παραγωγής τους σε μεγαλύτερη κλίμακα.

Σύμφωνα με τη μελέτη, προς το παρόν δεν παράγεται αρκετό CBD παγκοσμίως ώστε να αντικαταστήσει πλήρως το PET — όμως, καθώς η κάνναβη γίνεται όλο και πιο δημοφιλές υλικό σε ρούχα, κατασκευές και τρόφιμα, η καλλιέργειά της αυξάνεται, ενώ πρόκειται για φυτό ταχείας ανάπτυξης.

Ο καθηγητής Sotzing σημειώνει ότι το φυτό μπορεί να καλλιεργηθεί σε ποικιλία κλιμάτων, με σχετικά λίγο νερό και ελάχιστα έως καθόλου φυτοφάρμακα, ενώ μπορεί να εναλλάσσεται με καλαμπόκι, σόγια και άλλες καλλιέργειες τροφίμων, αποτελώντας μια ευέλικτη επιλογή για τους αγρότες και συμβάλλοντας στην αναζωογόνηση των χωραφιών τους.

Διαβάστε ακόμη