افزودن سلولز، بیوپلاستیکها را زیستتخریبپذیر و قویتر میکند. جامعه مدتهاست که با آلودگی پلاستیکی مشتق شده از نفت دست و پنجه نرم میکند و آگاهی از اثرات مضر میکروپلاستیکها بر منابع غذایی و آب، فشار بیشتری را بر آن وارد میکند. محققان همواره در حال توسعه نسخههای زیستتخریبپذیر پلاستیکهای سنتی یا بیوپلاستیکها بودهاند. نسخههای فعلی بیوپلاستیکها به اندازه پلاستیکهای بدست آمده از پتروشیمی قوی نیستند و فقط از طریق یک سیستم کمپوست با دمای بالا تجزیه میشوند. محققان دانشگاه واشنگتن، مشکل را با الهام از برگهای کوچک حل کردهاند. مدتها قبل از پلاستیک، انسانها غذای خود را در برگها میپیچیدند که به دلیل ساختار زیرین دیوارههای سلولی غنی از سلولز، به راحتی تجزیه در غذا انجام میشد. با الهام از این دانش، مهندسان شیمی دانشگاه واشنگتن تصمیم گرفتند نانوفیبرهای سلولزی را به طراحی بیوپلاستیکها اضافه کنند.
این ساختار چند لایه که سلولز در وسط و بیوپلاستیک ها در دو طرف آن قرار دارند، مادهای را میسازد که بسیار قوی است و کاربردهای چندگانه دارد. این فناوری از کار با دو مورد از پرتولیدترین بیوپلاستیکهای امروزی پدید آمده است. محققان از نوعی ساختار نانوفیبر سلولزی الهام گرفتند و از برگ برای بهبود استحکام و زیستتخریبپذیری پلیهیدروکسیبیوترات، یک پلاستیک مشتقشده از نشاسته، استفاده کردند. آنها تکنیک خود را برای پلیلاکتیک اسید نیز بهبود بخشیدند. این ساختار امکان ایجاد سایر خواص حیاتی، مانند نفوذپذیری کم هوا یا آب، کمک به پایدار نگه داشتن غذا، و سطحی که قابل چاپ است را فراهم میکند. این امر باعث افزایش مقرونبهصرفه بودن بیوپلاستیکها میشود زیرا تولیدکنندگان را از چاپ برچسبهای جداگانه برای بستهبندی نجات میدهد.
علاوه بر همه این مزیتها، ساختار سلولزی زیرین، به آن استحکام کششی بالاتری نسبت به حتی پلاستیکهای پتروشیمی مانند پلیاتیلن و پلیپروپیلن میدهد. نوآوری در افزودن ساختار سلولزی بود که مهندسان دانشگاه واشنگتن آن را تکرار کردند، یعنی فیبریلهای سلولزی که در بیوپلاستیکها جاسازی شدهاند. این طراحی منحصر به فرد به محققان این امکان را میدهد که محدودیتهای استفاده از بیوپلاستیک را برطرف کنند و ضمن غلبه بر موانع فنی، امکان استفاده گستردهتر از بیوپلاستیک را فراهم کنند.
ایالات متحده به طور منحصر به فردی در موقعیت تسلط بر بازار بیوپلاستیکها قرار دارد و برای اینکه مواد زائد به جای اینکه رها شوند تا هوا و آب را آلوده کنند یا در محلهای دفن زباله دفن شوند، ساختاری برای استفاده مجدد بیوپلاستیکها ایجاد میشود. اگر این فناوری به زودی در مقیاس وسیع توسعه یابد، ایالات متحده که به ویژه در کشاورزی دارای مزیت است، میتواند مواد اولیه برای تولید بیوپلاستیک های زیست تخریب پذیر را با قیمت پایینتری در مقایسه با سایر نقاط جهان فراهم کند. مواد اولیه مورد نظر، مواد شیمیایی مانند اسید لاکتیک، استات یا اسیدهای چرب مانند اولئات، محصولات تخمیر ذرت یا نشاسته توسط میکروبهایی هستند که به عنوان کارخانههای بیوپلاستیک عمل میکنند. به عنوان مثال، سودوموناس پوتیدا یک سویه میکروبی است که به طور گسترده در صنعت تخمیر استفاده میشود. به گفته محققان، ایالات متحده مشکل زباله دارد و فناوری استفاده مجدد میتواند راه زیادی برای تبدیل زباله به مواد مفید طی کند. اگر بتوان زنجیره تأمین بیوپلاستیک را تقویت کرد، شغلها و بازارهای جدیدی ایجاد خواهد شد.