Исследователи из группы «Технология и дизайн многокомпонентных продуктов» Университета Севильи совместно со специалистами Университета Уэльвы получили натуральный биопластик из соевого белка, который способен поглощать до в сорок раз больше собственного веса.
Этот новый продукт, который является органическим и биоразлагаемым, является экологически чистым. По этой причине эксперты изучают его использование в области садоводства, в частности, в качестве сырья для изготовления дозаторов питательных веществ в сельском хозяйстве.
Еще одна цель, которую исследователи поставили перед собой, когда начинали проект, заключалась в том, чтобы найти материал, который мог бы заменить пластмассы, полученные из синтетических полимеров, которые в настоящее время используются в гигиенических и санитарно-гигиенических изделиях, таких как подгузники и гигиенические прокладки. Они пытаются сократить использование искусственных полимеров и использовать другой пластик, который является биоразлагаемым и является частью окружающей среды.
Для достижения дизайна материала, описанного в статье «Натуральные сверхабсорбирующие пластиковые материалы на основе функционализированного соевого белка», опубликованной в обзоре Polymer Testing, исследователи провели различные эксперименты в лаборатории, изменив состав этого бобового растения. Этот проект был выполнен в сотрудничестве с Генеральной службой функциональных характеристик, расположенной в Центре исследований, технологий и инноваций Университета Севильи (CITIUS).
В частности, они изменили его притяжение к воде и сумели заставить его удерживать более высокий процент этой жидкости.«Соя обладает большой способностью к абсорбции, что делает ее идеальным материалом. Однако мы рассмотрели, можно ли отнести ее к суперабсорбирующим биопластикам, которые могут поглощать воду в десять-тысячу раз больше своего веса. Внедряя различные варианты, получен положительный результат», - заявил исследователь из Университета Севильи Антонио Герреро, руководитель исследования.
В ходе испытаний специалисты показали, что в зависимости от параметров процесса и сочетания смеси изменяются поглощающие свойства сои. «Не вмешиваясь в свой состав, этот боб способен поглощать в двенадцать раз больше собственного веса, но если мы изменим его молекулярную структуру, чтобы увеличить его притяжение к воде, эта способность умножится на три, так что он достигнет веса, в 36 раз превышающего его первоначальный вес, то есть сказать, увеличение на 3600% по сравнению с его реальным весом», - уточнил Герреро.
Для проведения экспериментов они сначала обработали сою для извлечения белка. С целью отделения жидкой части от твердых соединений ученые использовали технику лиофильной сушки. «Этот метод более щадящий и менее агрессивный, чем атомизация, поэтому он практически не влияет на белок. Таким образом, нам удалось изолировать сырье, с которым мы собираемся работать», - говорит Герреро.
После этого процесса обезвоживания эксперты смешали уже модифицированное изолированное соединение белка с пластификатором. «Мы получили твердый концентрат белков и, как только эта композиция была приготовлена, мы ввели ее в машину для литья под давлением и отсадили в форму. Оттуда мы получили пробирку, с которой мы собираемся проводить тесты», пояснил исследователь.
Раздатчик органических питательных веществ
Помимо более высокой поглощающей способности, чем у других обычных биопластиков, исследователи добились такого прогресса, что это соединение потенциально обладает качествами для использования в садоводстве, в частности, в качестве устройства распределения сельскохозяйственных питательных веществ.
На самом деле, следующий этап этого проекта заключается в изучении жизнеспособности выпуска этих соединений в стране с использованием натуральных дозаторов, изготовленных из суперабсорбирующей сои. Для этого они смоделируют участок земли в лаборатории и поместят формы с микроэлементами, такими как минеральные соли, железо и цинк, в которые будут постоянно добавлять воду.
Таким образом, они смогут проверить, содержит ли вода после фазы слива и из-за действия этих дозаторов питательные вещества, и если да, то в каком количестве. «Мы хотим удостовериться, что то, что производится, контролируется и подходит для нужд почвы. Кроме того, поскольку это биоразлагаемый пластик, сделанный из соевых белков, настоящие контейнеры, когда они опустеют, будут служить субстратом для почвы», - предложил Герреро.
Следуя этому направлению исследований, исследователи продолжат эксперименты с другими продуктами, такими как рапс и хлопок, из которых могут быть получены сверхабсорбирующие материалы для санитарных и сельскохозяйственных промышленных применений.