社会は長い間、石油由来のプラスチック汚染に苦しんでおり、マイクロプラスチックの食品や水の供給に対する有害な影響の認識はさらなる圧力を加えています。
これに応じて、研究者は従来のプラスチックまたは「バイオプラスチック」の生分解性バージョンを開発しています。ただし、現在のバイオプラスチックも課題に直面しています。現在のバージョンは、石油化学ベースのプラスチックほど強くなく、高温堆肥化システムを介してのみ劣化しています。
セントルイスのワシントン大学に研究者を入力してください。彼は、謙虚な葉からのインスピレーションの両方の問題を解決しました。プラスチックのずっと前に、人間は食物を葉に包みました。これは、セルロースが豊富な細胞壁の根底にある構造のために簡単に生分解します。 Washuの化学エンジニアは、バイオプラスチックの設計にセルロースナノファイバーを導入することを決定しました。
「セルロースが中央にあり、バイオプラスチックが2つの側面にあるこの多層構造を作成しました」と、マッケルビー工学部のルーシーとスタンレーロパタ教授でありエネルギー、環境、化学工学の委員長であるジョシュアユアンは言いました。ユアンは、国立科学財団が資金提供する炭素利用の再設計のディレクターでもあります。 「このようにして、私たちは非常に強力で多機能性を提供する素材を作成しました」と彼は付け加えました。
このテクノロジーは、今日の最高の生産バイオプラスチックの2つと協力することから生まれました。で公開された研究で 緑の化学 今年の初めに、元と同僚は、葉に触発されたセルロースナノファイバー構造のバリエーションを使用して、デンプン由来のプラスチックであるポリヒドロキシブトレート（PHB）の強度と生分解性を改善しました。彼らはさらに、ポリラトン酸（PLA）の技術を改良しました。 自然コミュニケーション。
プラスチック包装市場は、ポリエチレンとポリプロピレンが支配する235億ドルの産業であり、有害なマイクロプラスチックに分類される石油から作られたポリマーです。階層化された生態学的、高度な、多機能膜（リーフ）と呼ばれる研究者の最適化された生物砕屑性は、PLAを室温で生分解性の包装材料に変えました。さらに、この構造により、空気や水透過性が低いなど、他の重要な特性が可能になり、食物を安定させ、印刷可能な表面が可能になります。これにより、バイオプラスチックの手頃な価格が向上します。これにより、製造業者はパッケージ用の個別のラベルを印刷することを防ぎます。
イノベーションは、Washuのエンジニアが複製したセルロース構造が生物形成科に埋め込まれたセルロース構造を付け加えました。
「このユニークなバイオミミックデザインにより、バイオプラスチック使用の制限に対処し、その技術的障壁を克服し、より広範な生物粉砕性の利用を可能にすることができます」とユアンは言いました。
循環経済の準備ができています
米国は、バイオプラスチック市場を支配し、廃棄物が再利用され、空気と水を汚染したり埋め立て地に座ったりするために残っているのではなく、システムに供給される「循環経済」を確立するために独自に位置づけられています。
Yuanは、このテクノロジーがすぐにスケールアップできることを望んでおり、これらの改善されたプロセスを業界にもたらすために、商業的および慈善的パートナーを探しています。アジアおよびヨーロッパの研究機関の競合他社も、同様の技術の開発に取り組んでいます。しかし、米国の産業には、国の広大な農業システムのために有利になります。Washuは、国の農業産業の中心にあります。
「米国は農業に特に強い」とユアンは言った。 「私たちは、世界の他の地域と比較して、より低い価格で生物砕屑性生産用の原料を提供できます。」
「原料」元は、乳酸、酢酸、オレインなどの脂肪酸などの化学物質、バイオプラスチック工場として機能する微生物によるトウモロコシの産物または澱粉発酵です。
Pseudomonas putida、たとえば、発酵産業で広く使用されている微生物株であり、PHBを含むさまざまなポリヒドロキシアルカン酸（PHA）を生産することを含む。
McKelvey Engineeringの研究者は、二酸化炭素、リグニン、食品廃棄物などのさまざまな廃棄物を生物廃棄物に変換する方法を設計しました。 P. putida。改善されたバイオプラスチック設計により、Yuanの研究はそのループをさらに埋め、PHBとPLAのバージョンをより効率的に生産し、環境に安全に分解できます。
「米国には廃棄物の問題があり、円形の再利用はその廃棄物を有用な材料に変えるのに大いに役立つ可能性があります」とユアンは言いました。 「バイオプラスチックサプライチェーンを上げることができれば、雇用と新しい市場が生まれるでしょう」と彼は言いました。
このイラストは、葉のセルロース構造である、生成可能な生物砕屑性パッケージを改善するための自然なインスピレーションを示しています。 （で作成された画像 オーガニック Puneet Dhattによって）
Dhatt PS、Hu A、Hu C、Huynh V、Dai SY、Yuan JS、生体模倣層、生態学的、高度な、持続可能なパッケージングのための多機能フィルム。 Nat Commun 16、6649（2025）。 doi：
この作業は、NSF EEC 2330245、NSF MCB 2229160、および米国エネルギー省（Bioenergy Technologies Office）プロジェクトによってサポートされていました。
Li J、Liu W、Chang A、Foudeh Z、Yu J、Wei P、Chen K、Hu C、Puneet D、Dai SY、Yuan JS。強度、分解性、および機能性を相乗的に向上させるための多機能強化バイオプラスチック（MREB）の統合設計。 Green Chemistry、Vol 27;問題18,15 2025年4月。doi：
この作業は、NSF MCB 2229160、およびEE 0007104、de EE 0008250などを含む米国エネルギー省（Bioenergy Technologies Office）プロジェクトによってサポートされています。
#葉にインスパイアされたデザインはバイオプラスチックを大リーグにもたらします #ソース