Neues Biomaterial auf Hanfbasis zur Bewältigung der globalen Mikroplastik-Verschmutzungskrise

Kunststoff ist billig und leicht und möglicherweise recycelbar, was ihn zu einer einfachen Wahl für die Verpackung von Lebensmitteln und Kosmetika macht. Aber es ist auch potenziell giftig und biologisch schädlich, weshalb es für viele umweltbewusste und sozialbewusste Unternehmen in Kanada und auf der ganzen Welt kein Thema ist.

Elizabeth Gillies, Professorin für westliche Chemie, Aaron Price, Professor für Maschinenbau und Werkstofftechnik, und ihre Forschungsteams arbeiteten mit dem Industriepartner CTK Bio Canada zusammen, um ein neues biologisch abbaubares Material auf Hanfbasis zu entwickeln, das als nachhaltiger Ersatz für den Verpackungsbedarf einer Vielzahl von Produkten dienen könnte .

„Wenn es um Verpackungen geht, ersetzt Kunststoff Dinge wie Metall und Glas. Diese sind schwer und teuer“, sagte Gillies, der auch den kanadischen Forschungslehrstuhl für polymere Biomaterialien innehat. „Glasrecycling ist kein sehr profitables Geschäft und obwohl viele Kunststoffe potenziell recycelbar sind, kommt dies in der Praxis oft nicht vor.“

Dieser Mangel an Recycling, verschärft durch eine weltweite Mikroplastik-Verschmutzungskrise, veranlasste Gillies und ihr Team, einen abbaubaren „Kunststoff“ zu finden, um das Problem zu lösen, oder in diesem Fall ein Produkt auf Hanfbasis.

Hanf ist eine nachhaltige landwirtschaftliche Nutzpflanze, deren Anbau nur minimale Ressourcen erfordert. Außerdem handelt es sich um ein Abfallprodukt der stetig wachsenden kanadischen Cannabisindustrie, was es zu einer kostenlosen Ressource macht, die andernfalls auf dem Komposthaufen oder auf der Mülldeponie landen würde. Allein diese Gründe machen Hanf zu einem geeigneten Kandidaten, aber seine strukturelle Beschaffenheit macht ihn zu einem klaren Gewinner.

„Je nach Form kann Hanf eine faserige Struktur haben, die perfekt als Verstärkung für Materialien dient“, sagte Gillies. „Grundsätzlich ist Hanf stärker und formbarer als viele andere Biomaterialien.“

Das Ziel des Projekts mit CTK Bio bestand darin, einen Ersatz für weit verbreitete Industriekunststoffe wie hochdichte Polyethylenpellets zu finden, die direkt in denselben Herstellungsprozess eingespeist werden könnten, der derzeit zur Herstellung von Kunststoffverpackungen verwendet wird. Gillies und ihre Mitarbeiter verwendeten gemahlenes Hanfstängelpulver als Füllstoff bei der Herstellung von Verpackungen.

Während die mechanischen Eigenschaften wie Festigkeit und Formbarkeit nicht ganz mit denen der aktuellen Verpackungskunststoffe übereinstimmen, erreicht das neue Biomaterial je nach Anwendung die erforderlichen Eigenschaften und weist eine entscheidende Abbaubarkeit auf.

Was die Kosten angeht, ist die Herstellung von Biomaterialien derzeit teurer als die von Kunststoffen, aber die Unternehmen arbeiten daran, die Preise zu optimieren und zu senken, sodass erwartet wird, dass die Kosten in den kommenden Jahren sinken werden, wenn diese Technologien verbessert werden.

Die Ergebnisse der Studie bestätigen das Potenzial des neuen hanfbasierten Biomaterials als Kunststoffalternative und öffnen die Tür für zukünftige Branchenkooperationen und Partnerschaften. Dieses neue Biomaterial wird in einer neuen Studie im vorgestellt Zeitschrift für Polymerwissenschaft.