Новые упаковки для «съедобных» разработок ученых БГУ

Отечественная наука может все. В лаборатории растворов целлюлозы и продуктов их переработки НИИ физико-химических проблем БГУ создали съедобную пленку, биоразлагаемую упаковку БелБиоПак вместо бионеразлагаемого TetraPak, быстродиспергируемый угольный сорбент и композиционный коагулянт для очистки загрязненных вод, а также другие перспективные разработки. Это не только импортозамещение, но и будущее, которое вскоре может стать настоящим. Подробностями делится заведующий лабораторией учреждения БГУ «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем» доктор химических наук, профессор Дмитрий Гриншпан.

— Сейчас мы работаем над процессом получения водо-нерастворимых волокон из поливинилового спирта. Они могут стать новым ассортиментом для предприятий, производящих волокна и нити. В качестве растворителя используется вода, а не ортофосфорная кислота как при производстве целлюлозного волокна. В этом случае получается водонерастворимая нить, по гигиеническим свойствам и биоразлагаемости аналогичная целлюлозной. Она годится для изготовления и штапеля, и нити, и жгута, может быть самостоятельной или применяться в смеске. Такое еще никто не выпускал в промышленных масштабах, только мы — на стендовой установке. Сегодня разработка находится на стадии получения лабораторных образцов.

Важно, что волокно на 2/3 состоит из местного сырья. Если рассматривать возможность выпуска целлюлозного волокна по новой технологии, которая во много раз безопаснее ранее применяемой вискозной, то нам подходит целлюлоза, выпускаемая Светлогорским ЦКК для производства бумаги, и гидроксид калия, выпускаемый ОАО «Беларуськалий» для приготовления осадительной ванны. В стране нет только фосфорной кислоты, но ее выпускают в России и в Казахстане. Производство не только безвредное для окружающей среды, но и безотходное.

— В декабре 2022 года стало известно, что выпускник Национального детского технопарка — ученик 11-го класса минской гимназии № 40 Дамир Улосевич представил инновационный проект — биоразлагаемую упаковку для жидкой пищевой продукции. Вы сотрудничаете с детским технопарком?

— Да, первые образцы материалов БелБиоПак уже получены в НИИ физико-химических проблем БГУ. Этот материал не пропускает воду, кислород и на 100% защищает содержимое упаковки от ультрафиолета. В лаборатории разработана технология получения упаковки из экологически безопасных и биоразлагаемых компонентов. В ней нет алюминиевой фольги — дефицитного и дорогого материала, не нужен и полиэтилен.

— Расскажите подробнее об этой разработке.

— Сначала уточним, что для производства одноразовых упаковочных изделий обычно используют целлюлозные материалы — бумагу, картон, макулатуру. Чтобы защитить целлюлозную основу от воздействия воды, жиров, масел, газов, ее ламинируют (покрывают) полиолефинами: полиэтиленом, полипропиленом и другими синтетическими гидрофобными полимерами. К сожалению, готовые изделия из этих полимеров и композиты на их основе не поддаются биологическому разложению и не подлежат вторичной переработке. Поэтому они, как и обычные использованные пластиковые упаковки, накапливаются на свалках в огромном количестве. В новом материале используются только полностью биоразлагаемые природные и пищевые синтетические полимеры. Покрытия из них являются экологически безопасными и полностью утилизируемыми вместе с бумагой и картоном, на которые они наносятся. Технологический процесс формирования и производства новой тары обязательно включает операцию соединения ее отдельных компонентов, например, термо- и ультразвуковой сваркой. Последняя характеризуется низким энергопотреблением, очень коротким временем процесса, простотой автоматизации и экологической безопасностью. Полученные результаты подтверждают возможность использования ультразвуковой сварки упаковочных материалов на основе целлюлозы с биополимерными покрытиями.

— В октябрьском номере журнала за прошлый год мы подробно рассказали о съедобной упаковочной пленке. Есть ли у лаборатории другие похожего рода «космические» разработки?

— Посмотрите на эту «бумагу» — она похожа на кальку для чертежей или выпечки. Однако это аналог сухого молока, который обходится гораздо дешевле оригинала. Ведь сухое молоко требует превращения воды в пар, т.е. необходимо прибегать к весьма энергоемкому процессу. У нас такой стадии нет. Максимальная температура удаления воды составляет 85 °C. Наш продукт, выпускаемый в виде тонкой пленки, в отличие от порошкового молока действительно подходит для использования в космических условиях. Кстати, точно так же можно выпускать кофе, какао и другие напитки. Сейчас по заказу одного из предприятий мы работаем над биоразлагаемой колбасной оболочкой.

— Чем привлекательны ваши разработки по очистке воды?

— Мы предлагаем использовать угольный сорбент и композиционный коагулянт. Они дают возможность существенно — на 20—50% — сократить расход реагентов и при этом минимизировать появление в питьевой воде продуктов взаимодействия дезинфицирующих агентов с органическими загрязнителями воды — тригалометанов, диоксинов, альдегидов и других вредных веществ и получить стабильные показатели качества очищенной воды.

Модифицированные угольные реагенты обладают уникальным сочетанием свойств. Например, они способны быстро распадаться при контакте с водой на мельчайшие частицы, в том числе микронного размера, отличаются очень высокой сорбционной активностью по отношению ко многим видам примесей: взвешенным коллоидным частицам, микробиологическим загрязнителям, включая бактериальные и вирусные, а также химическим веществам неорганической и органической природы, находящимся в воде в растворенном состоянии, и способностью с течением непродолжительного времени формировать крупные хлопья (осадки).

— Что представляют собой разработанные в лаборатории твердые композиционные реагенты для очистки природных и поверхностных вод?

— Это порошковые смеси коагулянтов, флокулянтов, сорбентов и регуляторов pH, последовательность действия которых достигается за счет различной скорости растворения компонентов. Предлагаемые порошковые реагенты не имеют аналогов не только в СНГ, но и в мире и предназначены для процессов водоподготовки и водоочистки. Их применение было бы полезно на промышленных предприятиях, в том числе химических. Эти реагенты позволяют улучшить качество очищенной воды — уменьшают количество остаточного коагулянта, ускоряют процесс очистки, позволяют отказаться от коррозионностойкого и емкостного оборудования, сократить количество используемых реагентов в 1,2—1,5 раза. Кроме того, в 2—3 раза снижается количество стадий применения реагентов.

— Есть ли в лаборатории разработки высокоэффективных веществ для очищения организма?

— Мы создали препарат «Ультрасорб» для лечения пищевой и лекарственной аллергии, отравлений, а также комбинированную форму угля и яблочного пектина для удаления радионуклидов. Принцип их действия заключается в том, что твердые лекарственные формы распадаются в десять и более раз быстрее известных отечественных и зарубежных аналогов, обладают очень высокой сорбционной способностью по отношению к вредным веществам, не вызывают побочных эффектов со стороны желудочно-кишечного тракта. В жидких средах образуют тонкие дисперсии, поэтому могут быть использованы для лечения даже грудных детей и лежачих больных с нарушенной перистальтикой.

У нас много и других оригинальных разработок, которые могут быть использованы в различных сферах. Однако их внедрение — еще более сложный процесс, чем воплощение научной мысли в реальность. Выгода от их использования очевидна, особенно в нынешней ситуации.

ФОТО Елизавета Лукашун