فاطمه رفیعیان، دانش آموخته‌ی مقطع دکترای رشته علوم و صنایع غذایی و محقق طرح اظهار کرد: تا کنون پلاستیک‌های بر پایه مواد نفتی به دلیل قابلیت دسترسی گسترده، قیمت نسبتاً مناسب و عملکرد مکانیکی خوب به طور فزاینده‌ای به عنوان مواد بسته‌بندی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. اخیراً مصرف جهانی پلاستیک‌ها بیش از 200 میلیون تن با رشد سالیانه حدود پنج درصد بوده که بیشترین زمینه کاربردی نفت خام پس از حمل و نقل به شمار می‌رود. لذا اهمیت استفاده از مواد خام جایگزین، رو به افزایش است.
وی افزود: از طرف دیگر انواع متفاوتی از بسپار‌ها شامل افزودنی‌های مختلف در بسته‌بندی مورد استفاده قرار می‌گیرند که پیچیدگی ترکیب آن‌ها به همراه آلودگی در طول مصرف، بازیابی آن‌ها را با مشکل مواجه می‌کند. عدم امکان بازیافت کامل و تجزیه‌ی طبیعی این مواد در مدت زمان کوتاه و در نتیجه ایجاد مسائل زیست محیطی جدی، استفاده از آن‌ها را محدود و بکار‌گیری فرایند‌ها و فیلم‌های بسته‌بندی دوست‌دار محیط زیست را به امری اجتناب ناپذیر تبدیل کرده است.
محقق طرح تصریح کرد: این تحقیق در راستای بهبود خواص مکانیکی، حرارتی و ممانعتی فیلم‌های زیست تخریب‌پذیر حاصل از گلوتن گندم با استفاده از نانوکریستالهای کربوکسیله‌ی سلولز (C.CNC) صورت گرفته است.
رفیعیان گفت: کاهش استفاده از منابع نفتی تجدید نشدنی و نیز کاهش تولید و مصرف پلاستیک‌های زیست تخریب ناپذیر و متعاقباً کاهش آلودگی‌های زیست محیطی از جمله مزایای استفاده از نتایج این طرح به شمار می‌رود.
وی اظهار کرد: از علل انتخاب پروتئین گندم، به قیمت مناسب، دسترسی آسان، قابلیت زیست‌تخریب‌پذیری، خواص تشکیل فیلم مناسب، ممانعت در برابر اکسیژن و دی اکسید کربن در رطوبت نسبی پایین و متوسط و هم‌چنین نسبت بالای نفوذپذیری انتخابی دی اکسید کربن/ اکسیژن در مقایسه با فیلم‌های معمولی به دست آمده از منابع نفتی اشاره شده است.
به گفته‌ی رفیعیان، فیلم‌های پروتئینی در صورت استفاده مستقیم، معایبی همچون خواص مکانیکی ضعیف، شکنندگی، جذب بالای آب و حساسیت به خوردگی توسط کپک در شرایط مرطوب را در پی خواهند داشت.
وی در ادامه افزود: استفاده از نانوذرات، روشی ساده و مؤثر برای استحکام بخشی به بسپار گزارش شده است. فعالیت بالای نانوذرات باعث سهولت در برقراری پیوند میان آن‌ها و گروه فعال زنجیره‌ی مولکولی بسپار شده و خواص مکانیکی و پایداری حرارتی را ارتقا می‌بخشد. با انجام این تحقیق و بهبود خواص فیلم‌های گلوتنی توسط نانوکریستالهای کربوکسیله‌ی سلولز گامی به سوی جایگزین کردن فیلم‌های سنتزی با فیلم‌های زیست تخریب‌پذیر برداشته شده است.
دانش آموخته‌ی مقطع دکترای رشته علوم و صنایع غذایی اظهار کرد: از مزایای نانوکریستالهای سلولزی می‌توان به دانسیته‌ی پایین، طبیعت قابل تجدید، مصرف پایین انرژی، خورندگی اندک در طول فرایند، زیست‌تخریب‌پذیری و سطح نسبتاً فعال اشاره کرد.
محقق طرح خاطرنشان کرد: از نتایج کاربرد نانوکریستالهای مذکور در ساختار این فیلم، بهبود چشمگیر خواص مکانیکی نظیر قدرت کشش بسپار و خواص دینامیکی- مکانیکی نظیر مدول ذخیره‌ی آن بوده است. کاهش حلالیت در آب و نفوذپذیری نسبت به بخار آب که از ویژگی‌های بسیار مهم بسپارهای مورد استفاده در بسته‌بندی مواد غذایی هستند، از دیگر فواید تغییر در ساختار فیلم گزارش شده است.
رفیعیان با اشاره به نوآوری این طرح بیان کرد: چند سالی است که استفاده از C.CNC در بسپارهای سنتزی و طبیعی با هدف بهبود خواص مکانیکی آن‌ها مورد توجه محققان داخلی و خارجی بوده است. با این حال تا کنون هیچ گزارشی در خصوص استفاده از آن‌ها در اصلاح فیلم‌های حاصل از پروتئین اصلی گندم، گلوتن، ارائه نشده است. انجام اصلاحاتی نظیر کربوکسیلاسیون نانوکریستال‌ها و ورود آن‌ها به شبکه گلوتن به کمک عوامل فعال سطحی و بررسی اثرات آن بر روی تمام خواص مکانیکی، دینامیکی- مکانیکی، حرارتی و ممانعتی از جمله جنبه‌های نوآورانه‌ی این تحقیق است.
این محققان در ادامه انجام اصلاحات دیگر بر روی ساختار نانوسلولز با هدف افزایش سازگاری آن با بسپارهای آبگریز را در دستور کار خود دارند.
نتایج این تحقیقات که حاصل همکاری فاطمه رفیعیان، دکتر محمد شاهدی و دکتر جواد کرامت از اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی اصفهان است، در مجله‌ی Industrial Crops and Products به چاپ رسیده است.
ایسنا