¡Fibra de bambú + bagazo! Haga una vajilla biodegradable perfecta: bajo costo, alta resistencia, hidrofóbica y resistente al aceite, la mitad se degrada en 2 meses

La vajilla desechable ha brindado comodidad a la vida de las personas, especialmente con el desarrollo de la industria de entrega de alimentos, la cantidad de vajilla desechable consumida por las personas se ha disparado. Las plataformas de comida para llevar en línea de nuestro país están dominadas por cierto grupo y ciertos hambrientos. Una organización de protección del medio ambiente ha realizado una estadística sobre la cantidad de vajilla desechable que consume. Encontró que se consumirá una media de 3,27 vajillas de plástico desechables por pedido, luego estas plataformas consumirán casi 80 millones al día, sin incluir el consumo de otras plataformas y el punto de restauración tradicional. En todo el mundo, 16 mil millones de vasos de café de papel desechables se consumen cada año, y 1 billón de pajitas de plástico se desechan cada día. Esta enorme cantidad de consumo arroja alrededor de 8 millones de toneladas de desechos plásticos al océano cada año, lo que llevaría una estimación conservadora de 450 años para degradarse.

Fibras de bambú y bagazo se tejen en vajillas desechables

Figura 1. (A) Diagrama esquemático de la fabricación de vajilla desechable a partir del petróleo; (B) Ilustración esquemática de la producción de vajillas biodegradables utilizando fibras de bagazo y bambú.

La mitad se degrada en 60 días

HIGO. 2. (AB) Imágenes microscópicas ópticas de fibras mixtas a diferentes aumentos; (Cf) Imágenes SEM de la superficie de la vajilla con diferentes aumentos; (G) Biodegradabilidad de vajillas de fibras mixtas en comparación con vajillas de plástico (H).

Usando microscopía electrónica, los investigadores encontraron que la fusión de la lignina en las fibras prensadas en caliente y los enlaces de hidrógeno entre la celulosa unen las fibras estrechamente, formando una red 3D que mejora la resistencia al agua y la fuerza.

Para estudiar la biodegradabilidad de la vajilla, los investigadores las enterraron en el suelo y revisaron periódicamente los cambios en la forma y el peso. Se encontró que el hongo amarillo apareció en la superficie de la vajilla después de 20 días de incrustación, comenzó a deformarse después de 30 a 45 días, perdió su forma por completo y desapareció gradualmente después de 60 días. Y el peso de la copa se redujo de 7,99 ga 4,18 g después de 60 días, casi a la mitad. Por el contrario, la apariencia y la forma de las vajillas de poliestireno (PS) no cambiaron después de 60 días.

El contenido de Pb es solo 1/8 del estándar

Figura 3. CONTENIDO DE METALES pesados ​​y resistencia al aceite de vajillas de fibras mixtas. (A) Comparación del contenido de metales pesados ​​en la vajilla; (BC) resistencia al aceite de la vajilla; (DE) Ángulo de contacto y absorción de agua de la vajilla.

Dado que se utiliza como vajilla, es necesario garantizar primero su seguridad, especialmente los metales pesados, como el contenido de As Pb y As no puede exceder el estándar. De acuerdo con el Reglamento Europeo sobre Materiales en Contacto con Alimentos (EC) No. 1935/2004 y el Estándar Nacional de Seguridad Alimentaria de China (materiales de papel y cartón en contacto con alimentos y sus productos) GB 4806.8-2016,23,24, el contenido de Pb y As debe ser menos de 3,0 mg/kg y 1,0 mg/kg, respectivamente. Se utilizó espectrometría de emisión de plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) para analizar los contenidos de Pb y As en la vajilla de fibras mixtas. Se encontró que el contenido de Pb era de 0,3633 mg/kg, que era solo 1/8 del valor estándar, y no se detectó As.

Como vajilla, la resistencia al aceite y al agua también es fundamental. El ángulo de contacto de la vajilla de fibra mixta con el agua alcanzó los 127°, el ángulo de contacto de la pulpa de moldeo de fibra secundaria SFMP y el papel de filtro con el agua fue de 0°, y la vajilla comercial de bagazo fue de 93°. El material de fibras mixtas mostró una excelente hidrofobicidad. Además, la absorción de agua de la vajilla de fibra mixta fue solo del 59,4 %, mientras que la de la vajilla comercial de bagazo fue del 77,5 %, el papel de filtro fue del 149,2 % y el SFMP fue del 310 %. Esta baja absorción de agua se debió a la alta hidrofobicidad y estructura compacta de la fibra mixta.

Para evaluar la resistencia al aceite de la vajilla, los investigadores realizaron un análisis de acuerdo con el estándar 559pM-96 de la Asociación Técnica de la Industria de la Pulpa y el Papel (TAPPI) y encontraron que la vajilla de fibra mixta tenía una resistencia al aceite de nivel 6, mucho más alta que la de SFMP (nivel 1), vajilla comercial de bagazo biodegradable (nivel 4) y papel de filtro (nivel 1), mostrando una excelente resistencia al aceite

Soporta hasta 380 veces su propio peso.

Figura 4. Propiedades mecánicas de vajillas de fibras mixtas.

Se compararon las propiedades mecánicas de la vajilla mixta de fibra y PS. La resistencia a la tracción fue de 35,0 MPa, al menos dos veces mayor que la del vaso de plástico PS (15,6 MPa), y el módulo de Young fue de 3,25 GPa, mucho mayor que el del vaso de plástico PS (1,40 GPa). Una taza de papel de fibra mixta de 7,9 gramos puede soportar un peso de 3 kilogramos y aún así mantener su forma, que es 380 veces su propio peso.

Las emisiones de dióxido de carbono son un 97% más bajas que las del plástico

Los investigadores estimaron la cantidad de dióxido de carbono emitido durante la producción de vajillas de fibras mixtas. Se informa que las emisiones de dióxido de carbono de producir 1 kg de plástico PS espumoso son 7,36 kg; Según Pro-Carton, la Asociación Europea de Fabricantes de Cartón, las emisiones de producir 1 kg de productos de pulpa moldeada son de 0,22 kg. Por lo tanto, la emisión de CO2 de la vajilla de fibra mixta moldeada es un 97 % más baja que la de la vajilla de PS y un 65 % más baja que la de la vajilla de papel transparente y de plástico PLA.

El costo es cercano a los cubiertos de PS.

Además del buen rendimiento, los materiales baratos son los reyes. Usando estadísticas del sitio web Plastics Insight-Market Intelligence, los investigadores encontraron que la vajilla de fibra combinada costaba $ 2333 / tonelada, la mitad que el PLA ($ 4750 / tonelada) y cerca de PS ($ 2177 / tonelada).

Conclusión: Una vajilla de fibra híbrida con pocos fallos

Figura 5. Comparación de las ventajas de la vajilla de fibras mixtas con otros materiales

Para resolver el problema cada vez más grave de la "contaminación blanca", el grupo de investigación de Zhu Hongli en la Universidad del Noreste de los Estados Unidos procesó fibra de bambú y fibra de bagazo mezclándolas → prensado en frío → prensado en caliente, y preparó una vajilla de degradación rápida, que solo necesita 60 días para degradar 48%. El contenido de Pb en la vajilla fue de 0,3633 mg/kg, que era solo 1/8 del estándar. Excelente resistencia al agua y al aceite; La resistencia a la tracción es de 35,0 MPa y el módulo de Young es de 3,25 GPa, que es mucho más alto que el vaso de plástico PS. La emisión de CO2 de producir 1 kg de productos es de 0,22 kg, un 97 % más baja que la de la vajilla de PS, y el costo es de solo $2333/tonelada, que es cercano al de la vajilla de PS ($2177/tonelada). Desde seguridad, olor, emisiones de CO2, costo, biodegradación,

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