Исследователи из ЕС изучают, как изготавливать прочные и устойчивые новые материалы из трудноразрушаемой ореховой скорлупы. Это будет не только еще один инструментов в круговой экономике, но и позволит ореховодческой отрасли получать дополнительный доход «за скорлупу».
По оценкам аналитиков, в 2025 году мы увидим много инноваций для различных отраслей в АПК с точки зрения круговой экономики и переработки сельскохозяйственных отходов, пишет Джек МакГован в «Horizon: журнал исследований и инноваций ЕС».
Доктор Нотбурга Гирлингер, австрийский исследователь, специализирующийся на изучении структуры и состава растительных материалов, особенно увлечена орехами. Она рассказал, что употребляя фисташки или грецкие орехи, всегда боялась повредить зубы и удивлялась, как природа могла создать такие прочные материалы.
Гирлингер, доцент кафедры материаловедения в Университете природных ресурсов и наук о жизни BOKU в Вене, Австрия, сосредоточена на использовании техники, называемой Рамановской визуализацией, для изучения распределения лигнина, целлюлозы и других биомолекул в стенках растительных клеток. Цель состоит в том, чтобы понять их механические свойства и функции.
Дальнейшие исследования в ходе пятилетнего исследовательского проекта под названием SCATAPNUT привели Гирлингер и ее команду к открытию того, что скорлупа орехов, таких как фисташки и грецкий орех, содержит «3D-клетки-головоломки» - клетки, которые имеют уникальные взаимосвязанные структуры, напоминающие части пазла. Это способствует их необычной прочности и долговечности.
Заинтригованная своими открытиями, Гирлингер теперь руководит дальнейшими исследованиями в рамках проекта PUZZLE MATERIALS, в рамках которого изучается, как изготавливать функциональные материалы для промышленного применения из скорлупы фисташек и грецких орехов.
Наличие клеток-головоломок означает, что скорлупа орехов обладает свойствами, отличными от волокон, обычно встречающихся в таких растениях, как конопля и древесина. Гирлингер и ее команда в настоящее время изучают, какие типы новых материалов можно создать с использованием скорлупы орехов, а также наилучшие способы ее применения.
Специфические характеристики клеток-головоломок делают их особенно интересными для преобразования в биоразлагаемый биопластик.
В 2020 году ЕС принял новый план действий по экономике замкнутого цикла в рамках Европейского зеленого соглашения. Он включает поддержку разработки новых материалов, которые сокращают отходы и нагрузку на окружающую среду.
Предложение Гирлингер предполагает использование современных отходов - скорлупы орехов - для создания новых материалов, которые потенциально могут заменить пластик, что принесет двойную пользу окружающей среде.
Поскольку в 2022 году среднестатистический европеец вырабатывал около 186,5 кг упаковочных отходов, повторно используемые и компостируемые материалы сейчас нужны больше, чем когда-либо. Гирлингер надеется, что материал, произведенный из ореховой скорлупы, может стать одним из многих решений, способствующих сокращению пластиковых отходов в Европе и во всем мире.
«Я думаю, что ореховые деревья могут стать более важными в будущем, потому что это крепкие, выносливые деревья с хорошей древесиной и полезными орехами, - сказала она. - Мы всегда пытаемся думать о том, какие продукты могут стать более важными в устойчивом обществе».
Ее предложение также хорошо вписывается в европейскую добровольную рамочную программу «безопасность и устойчивость по своей сути», разработанную для руководства инновационным процессом в целях создания более безопасных и устойчивых химических веществ и материалов.
Гирлингер и ее исследовательская группа ищут способы переработки выброшенной скорлупы, которые были бы эффективными и экологически чистыми. Первый шаг - растворить скорлупу грецкого ореха в растворителе для разделения клеток и регенерации лигнина.
Целлюлоза из отходов переработки комбучи или биореакторов также добавляется в полученную массу в разных объемах, в зависимости от желаемой гибкости конечного продукта. Исследователи рассматривают различные варианты орехового материала, включая продукт, напоминающий кожу, и тот, что больше похож на пластик.
Целью является производство экологически чистых, энергоэффективных, ресурсосберегающих и биоразлагаемых ореховых материалов с низким углеродным и экологическим следом, специально разработанных для упаковочной и текстильной промышленности.
Параскеви Хараламбус, биохимик и материаловед из BOKU, является частью исследовательской группы, работающей над этим процессом. Одним из ее заметных вкладов является исследование растворителей с очень низкой температурой плавления. Она хочет найти растворитель, который можно было бы переработать, но Хараламбус признает, что это было непросто.
«Было нелегко вернуть химическое вещество, которое мы используем, в его первозданную форму», - говорит ученый.
С момента запуска проекта в 2023 году был достигнут значительный прогресс, и исследователям удалось изготовить несколько образцов, в том числе образец кошелька из ореховой кожи.
Большим преимуществом материала, будь то кожа или пластик, является то, что он пригоден для вторичной переработки и компостирования. Обычно композитные материалы - комбинация двух материалов с разными свойствами - трудно перерабатывать, поскольку для корректировки функции материала добавляются другие химикаты.
Процесс, используемый в этом случае, не делает этого, позволяет снова растворить продукт и использовать повторно. Гирлингер также сказала, что при необходимости материал можно компостировать, хотя она выступает за повторное использование и переработку в первую очередь.
После того, как будет определен наилучший путь развития, целью станет запуск производства этих новых ореховых материалов. «Следующим шагом будет попытка найти компании, которые проявят интерес», заключила Гирлингер.
Источник: The EU Research & Innovation Magazine. Автор: Джек МакГован.
Заглавное фото: Медведева Анна, AgroXXI.ru.