Науковці створили мульчуючий біорозкладаний папір

У багатьох країнах фермери і садівники використовують мульчуючі плівки для підвищення врожайності своїх культур. 

Про це пише propozitsiya.com з посиланням на agrarii-razom.

Плівки часто виготовляються з поліетилену і можуть використовуватися для контролю росту бур'янів, температури ґрунту і споживання води. На жаль, матеріал на основі продуктів нафтопереробки не піддається біологічному розкладанню. Отже, залишки плівки повинні бути зібрані в кінці сезону, інакше вони забруднять поля.

В рамках проекту NewHyPe дослідники з Інституту силікатних досліджень Фраунгофера ISC працюють з європейськими партнерами над розробкою стійкого, біорозкладаного мульчуючого паперу із захисним гібридним покриттям.

Плівки, виготовлені з поліетилену на нафтовій основі (ПЕ), повинні бути зібрані після збору врожаю. Однак залишки укривного матеріалу залишаються в ґрунті протягом десятиліть і накопичуються там, оскільки мікроорганізми не здатні їх розщеплювати. 

Група дослідників з ISC Фраунгофера в Вюрцбурзі працює з дослідницькими та промисловими партнерами з Німеччини, Фінляндії та Норвегії над проектом NewHyPe з розробки біорозкладаних, стійких альтернатив. Екологічно чистий замінник таких плівок повинен бути недорогим і здатним до масового виробництва. Розробники вирішили використовувати папір на основі целюлози для виробництва плівки.

«Однією з переваг паперу є те, що він може дуже швидко розкладатися, не залишаючи ніяких слідів. Але в даний час цей процес йде занадто швидко. Матеріалу не вистачає на весь сільськогосподарський сезон. Як тільки кілька разів йде дощ, матеріал розм'якшується, і захист більше не ефективний», — говорить доктор Клаус Роуз, науковий співробітник ISC Фраунгофера.

Отже, для крихкого матеріалу необхідно функціональне покриття. Захисне гібридне покриття виготовлено з ORMOCER. Клас матеріалів цих неорганічно-органічних гібридних полімерів був розроблений більше 30 років тому в ISC Фраунгофера.

«Покриття складається з двох різних компонентів, органічного полімеру та неорганічного силікату, які зазвичай несумісні. Але в поєднанні вони забезпечують хімічну та механічну стабільність при збереженні здатності до розкладання», — пояснює дослідник.

Замінного матеріалу повинно вистачити на сільськогосподарський сезон приблизно від трьох до шести місяців, а потім він повинен повністю розкластися. Перші випробування показали, що покриття паперу підвищує його міцність у вологому стані, роблячи його більш стабільним, ніж аналог без покриття. Крім того, тест на компостування показав, що матеріал з покриттям розкладається повільніше.

Окрім стабілізуючого функціонального покриття, партнери проекту працюють над новим гібридним мульчувальним папером, виготовленим як з функціоналізованої целюлози з включеними ORMOCERs, так і з функціоналізованої наноцелюлози, яка характеризується високою внутрішньою стабільністю. При цьому целюлозні волокна пов'язані за допомогою гібридного полімерного складу немов клеєм. Щільність сітки впливає на стабільність. Ця сполучна система ефективно діє в якості покриття. Отже, гібридний папір не вимагає додаткового покриття.

«Папір повинен бути водовідштовхувальним, більш стійким до розриву. Механічна стабільність, а також стійкість до ультрафіолетового випромінювання є важливими властивостями», — пояснює хімік.

Вибір оптимального композиту є актуальним завданням. Як тільки це буде повністю розроблено, пакувальна промисловість також зможе отримати вигоду з нового матеріалу. Біорозкладаний папір замість пластикових плівок зробив би значний внесок у захист навколишнього середовища.