До последней капли: новая суперскользкая упаковка сократит пищевые отходы
Каждый человек, который хоть раз ел фастфуд, помнит тот крошечный и соблазнительный кусок бургера или сэндвича, застрявший в упаковке.
Если взглянуть на проблему чуть шире, становится ясно, что подобные остатки еды, заключённые в пластиковых упаковках, — не просто разочарование для едока. Остатки специй, молочных и мясных продуктов, а также напитков отправляются на мусорные свалки, вносят свой вклад в увеличение количества вполне съедобной, но выбрасываемой пищи.
Новое исследование специалистов Политехнического университета Виргинии как раз направлено на сокращение подобных отходов. Учёные разработали новый подход к созданию невероятно скользких промышленных упаковок.
Для того чтобы пища выскальзывала из любого тюбика без дополнительных усилий со стороны человека, они предлагают пропитывать поверхности распространённых видов пластика химически совместимыми с ними растительными маслами.
В исследовании, опубликованном в научном издании Scientific Reports, учёные демонстрируют подобную обработку недорогих и широко доступных пластмасс, таких как полиэтилен и полипропилен. Напомним, что из этих полимеров сегодня создаётся 55 процентов всех пластиковых изделий.
Впервые технология SLIPS для создания скользких пористых поверхностей, заполненных жидкостью, была придумана исследователями Гарвардского университета в 2011 году. Химики тогда пытались остановить образование льда на металлических поверхностях. В 2013 году методика сыграла ключевую роль в создании искусственной селезёнки для очищения крови. И теперь SLIPS часто используется в медицинских целях (например, в 2014 году сообщалось о создании антибактериального покрытия для медприборов, которое не даёт свернуться крови).
SLIPS представляют собой пористые поверхности, способные удерживать химически совместимые масла внутри себя за счёт впитывания. Подобные поверхности являются не только скользкими, они также могут самоочищаться, самовосстанавливаться. Кроме того, они более прочные в сравнении с традиционными суперводоотталкивающими поверхностями.
Чтобы SLIPS удерживали масла, поверхности должны иметь какую-то нано- или микрошероховатость, которая будет удерживать масло на месте за счёт поверхностного натяжения.
Такая шероховатость может быть получена двумя способами: поверхность материал делается неровной при помощи нанесённого покрытия, либо он сам представляет собой абсорбирующий полимер. В последнем случае необходимую "нанонеровность" определяет молекулярная структура материала.
В наше время оба метода пользуются популярностью, отмечают авторы работы. Однако оба имеют серьёзные недостатки, которые мешают их промышленному использованию.
"Предыдущие SLIPS создавались с использованием полимеров на основе фтора, однако они довольно дороги, — говорит ведущий автор исследования Ранит Мукхердж (Ranit Mukherjee). – Но мы можем сделать наши SLIPS из полимеров на основе углеводородов, которые сегодня широко используются в упаковочной продукции".
По словам соавтора работы Джонатана Борейко (Jonathan Boreyko), учёные совершили два больших прорыва. "Мы не только используем дешёвые и востребованные полимеры на основе углеводородов, но и не добавляем поверхности шероховатости. Фактически мы нашли масла, которые естественным образом совмещаются с пластмассой, поэтому эти масла впитываются самим пластиком, а не цепляются за физическую шероховатость, которую мы должны создать", — объясняет исследователь.
Инновация не только минимизирует пищевые отходы. Она имеет и другие преимущества, например, повышается безопасность конечного изделия для человека.
"Мы не добавляем никаких загадочных наночастиц на поверхность этих пластмасс, которые могли бы нанести людям вред. Мы используем натуральные масла, такие как хлопковое, поэтому у потребителей не возникнет никаких проблем со здоровьем. Нет никакой необходимости в причудливом рецепте", — добавляет учёный.
Что же касается других применений метода, то он может найти широкое применение в фармацевтической промышленности. Пластиковые поверхности, пропитанные маслами, сами себя предохраняют от обрастания. Они противостоят бактериальному прилипанию и дальнейшему росту колоний потенциально болезнетворных микроорганизмов.
К слову, выжать всё до последней капли люди часто хотят не только из упаковки с кетчупом, но и из бутылки шампуня. Другие учёные попытались решить и эту проблему.
