Екорубрика 18:15 14 Гру 2020

Пінопласт з грибів: як херсонські дослідники відкрили новий матеріал

Із нього вже виготовили абажур, вазу, кухоль і навіть тротуарну плитку! Вчені кажуть, що цей біоматеріал уп’ятеро-вшестеро дешевший від синтетичного пластику, а до того ж не виділяє токсичних відходів, що можуть отруювати землю, повітря, воду.

English version here

Турбота про довкілля за останні роки стала справжнім світовим трендом. Все більше людей в різних куточках планети розуміють — ресурси екології не вічні, природа не в змозі нескінченно довго перетравлювати мільярди тонн пластикових відходів, які генерує людство. Океан, заповнений дрейфуючим сміттям, гігантські звалища на суші, травмовані і вбиті синтетичним мотлохом тварини… Пластик навіть почав з'являтися в геологічних дослідженнях.

Багатообіцяючою заміною звичайним пластмасам може стати біопластик, оскільки він вирішує одразу дві проблеми: скорочує використання нафти і зменшує глобальне забруднення. Наразі кількість пластику, отриманого з біологічної сировини, становить близько 1% з усіх доступних на ринку полімерів і має стійку тенденцію до зростання — у 2019 році ринок біопластику оцінювався в $7 млрд, і за прогнозами дослідників, у найближчі п'ять років він продовжить збільшуватися на 16% кожен рік.

Перші спроби використовувати рослини для виробництва пластику робилися ще у 19 столітті — у 1856 році у Великій Британії на основі рослинної целюлози створили біопластик "Паркезін", який повинен був замінити слонову кістку. Пізніше, у 1930-х роках Генрі Форд використовував для виробництва деяких запчастин матеріал, отриманий з соєвих бобів. На жаль, у той час рослинну сировину витіснила дешевша альтернатива — нафта. Тільки у 1990-х роках з'явилися нові технології, які дозволили зробити виробництво екополімерів комерційно вигідним.

Яку тільки сировину не використовують зараз виробники для виготовлення біопластику — цукровий очерет, картопля, кукурудза, коріння кассави, рицинова олія.

У Херсонському державному аграрному університеті випадково винайшли спосіб виробляти екологічний матеріал, схожий на пластик… з грибів. Херсонські науковці-аграрії, експериментуючи з технологіями вирощування глив, створили природній пінопласт.

Усе почалося з грибних експериментів

Кафедра технологій переробки та зберігання сільськогосподарської продукції ХДАУ орієнтована на переробку продукції тваринництва і рослинництва, у тому числі грибівництва. Тут агрономи (спеціальність Агрономія) досліджують хімічний склад, врожайність грибів, технологи-харчовики (Харчові технології) працюють над видами термообробки, смаковими якостями, проводять досліди з розробки рецептур, наприклад, з останнього — виробництво грибного порошку для супових наборів, макаронні вироби з грибним порошком, висушені гливи шматочками для заправок жульєнів, тощо.

"Для досвіду-аналізу, чим відрізняється свіжозірвані гливи від глив, які зберігалися в магазині, я приніс на кафедру грибні блоки, — розповідає доцент кафедри, кандидат сільськогосподарських наук Ігор Чернишов, — і ми виростили гливу. Відпрацьований блок залишили в підсобці. Коли він висох, мій колега Максим Левченко зауважив, що структура блоку стала схожа на пінопласт за вагою і властивостями, і запропонував спробувати зробити з нього різні вироби, якими можна користуватися у побуті".

Ігор Чернишов

Для того, щоб вироби виходили легкими, але при цьому міцними й функціональними, перш за все зайнялися пошуком ідеального субстрату — важливо було не тільки отримати найкращий варіант пластику, а використати для цього саме відходи сільськогосподарської продукції. На цьому етапі до роботи приєднався ще один співробітник кафедри — Геннадій Каращук.

Першопрохідцем і "натхненником" для експериментів став стандартний субстрат для вирощування грибів з лушпиння соняшнику та соломи пшениці. У подальшому були спроби практично з усіма рослинними відходами сільського господарства — соломою зернових, кострою льону, обгортками качанів кукурудзи, лушпинням сої, гороху, проса, рису, зеленою травою і сіном. Найкращі з них уже визначені, але поки що дослідники тримають їх у таємниці.

Виростити полімер у … горщику

На формування грибного пластику стандартно йде 2 тижні. Технологія проста: заражену грибницею суміш вкладають у спеціальну форму, дають міцелію розвинутися і зафіксувати субстрат, після чого розвиток грибниці зупиняють. Далі ферментований життєдіяльністю міцелію матеріал висушують — для цього в штучних умовах потрібно кілька годин, а в природних — п'ять-сім днів. В роботі науковців беруть участь і студенти університету. На кафедрі працює науковий гурток "Технолог", де студенти, яким цікаво грибоводство, проводять досліди з визначення швидкості росту грибів, врожайності, досліджують штами, проводять дегустацію нових продуктів. Саме при створенні біопластику хлопці, учасники гуртка, були відповідальні за подрібнення соломи і пастеризацію.

Абажур з грибного пластику

За словами винахідників, термін біопластик не зовсім правильний. Це, скоріше, комплексний полімер з целюлози, лігніну рослин і хітину грибів. Переваг нового матеріалу над пластиком з вуглеводів багато:

він виготовляється з відходів сільськогосподарського виробництва (усувається їх спалювання на полях);
це абсолютно безвідходне виробництво (навіть вода після пастеризації стає цінним добривом);
грибний полімер є екологічно чистим природним продуктом без клеючих компонентів, виділення продуктів розпаду і т.п.;
легка і швидка утилізація відпрацьованого продукту шляхом компостування (розкладається в ґрунті за місяць, покращуючи структуру ґрунту, служить кормом для хробаків і грунтових мікроорганізмів);
сам продукт має приємний запах грибів, унікальний малюнок поверхні і фактуру, яка не повторюється, має невелику масу.

Втім, є і недоліки: матеріал схильний до гниття при підвищеній температурі, легкозаймистий, його складно стандартизувати за фізико-хімічними властивостями.

Отриманий у ХДАУ і вже запатентований матеріал за структурою виходить схожий на пап'є-маше, пухку двп або пінопласт, від м'якого до щільного. Він легко ріжеться і кришиться, але й не потребує обробки — форма задається при наповнені форм субстратом.

Вироби херсонських експериментаторів

За пару місяців експериментів на кафедрі встигли створити кілька звичних у побуті речей — абажур для лампи, пивний кухоль, вазу для квітів. Отримані зразки тротуарної плитки, закладені досліди з виготовлення облицювальних плиток для внутрішнього оздоблення, зроблені форми для крафтових термосклянок. Планують зробити лего-форми для виготовлення лего-цеглинок для будівництва та утеплення будинків. Дослідники хотіли б зробити і більш масивні вироби, але цьому заважає недостатня площа лабораторій.

Від кашпо до "живого фасаду"

Взагалі, проблема з приміщеннями на кафедрі не нова. "На профільній комісії, коли я прийшов з проханням виділити мені будівлю під оренду, я звично почув від депутатів: чого ти знов сюди з'явився?" — ділиться наболілим Ігор Чернишов. — "Я шість років вибиваю в облраді дозвіл на приватизацію списаних приміщень для виробництва грибів — результату нуль!". Можливо, ситуацію могли б виправити грантові кошти або майбутній інвестор, котрий налагодить серійне виробництво товарів ширвжитку чи будматеріалів з унікального, дружнього до довкілля матеріалу. Документи на грант на кафедрі вже готуються, вчені впевнені — отриманий ними матеріал має всі шанси на майбутнє.

Винахідники грибного біопластику з Херсона Геннадій Каращук, Ігор Чернишов та Максим Левченко

"З нашого біопластику виходить гарний утеплювач, схожий за властивостями на пінопласт, чудові кашпо та абажури для ламп, навіть садові меблі. Вони витримують яку завгодно температуру в мінусових чи плюсових діапазонах, крім температури горіння, звичайно. Найважливіша перевага в тому, що цей біо-матеріал уп'ятеро-вшестеро дешевший від синтетичного пластику, а служити може так само довго. Синтетика розкладається більше ніж за сто років, а наш біопластик — за якийсь місяць перетворюється на стовідсотковий компост, як опале листя. До того ж, жодних тобі токсичних відходів, що можуть отруювати землю, повітря, воду."

Планів на майбутнє багато. "Звичайно", — додає пан Ігор, — "крім продовження досліджень в грибівництві, в нас є маса інших думок. Зрозуміло, що багато чого стримується відсутністю або недосконалістю матеріально-технічної бази, і ми намагаємося лавірувати між хочеться і можеться. Але, наприклад, у нас є ідея розробити нові покриття для фасадів будівель. Пілотна назва — жива фарба. Покриття буде живим, буде рости, поглинати вуглекислий газ, шум, пил і виділяти кисень.

Тож працюємо!"

↓Читайте також