Ученые превратили отходы от добычи креветок в прочный природный пластик с помощью никеля

Европейские биохимики разработали биопластик на основе хитозана из панцирей креветок. Добавление ионов никеля сделало материал на 50% прочнее полипропилена.

Европейские ученые совершили прорыв в создании экологичных материалов, превратив отходы пищевой промышленности в высокопрочный биопластик. Исследователи из испанского Каталонского института биоинженерии (IBEC) разработали технологию производства прочного и стойкого к воде материала на основе хитозана — природного биополимера, который извлекается из панцирей креветок.

Открытие было сделано благодаря наблюдению за морскими червями вида Nereis virens, обладающими мощными челюстями из хитозана. Учёные обнаружили, что изъятие ионов цинка из челюстей приводит к их ослаблению. Это натолкнуло на мысль: добавление ионов металлов в биополимеры может сделать их прочнее.

«На протяжении века мы считали, что произвольный материал будет хорошо сопротивляться силам природы в том случае, если он будет химически инертным. Проведенные нами опыты продемонстрировали нечто обратное — материал можно сделать более прочным, если он будет активно взаимодействовать с окружающей средой», — заявил профессор IBEC Хавьер Фернандес.

Руководствуясь этой идеей, исследователи подготовили экстракт хитозана из панцирей креветок, изготовили тонкие пленки и ввели в них разные количества ионов никеля. Результат превзошёл ожидания: пленки, изначально сопоставимые по прочности с полилактидом и полипропиленом, стали на 50% прочнее и вышли на уровень высокопрочных марок пластика, таких как поликарбонаты и полиэтилентерефталаты.

Изучение структуры показало, что ионы металлов позволяют молекулам воды «встраиваться» между нитями биополимеров, формируя сеть из множества слабых связей, укрепляющих материал. Эта сеть постоянно меняется, благодаря чему биопластик хорошо сопротивляется повреждениям и восстанавливается после них подобно природным биологическим структурам.