ZESPÓŁ AUTORSKI

Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie

dr inż. Ewelina Jamróz

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Zgodnie z obwiązującą Dyrektywą 2018/851 z dnia 30 maja 2018 oraz Agendą na rzecz zrównoważonego rozwoju 2030, państwa członkowskie Unii Europejskiej są zobowiązane za zapobiegania powstawania odpadów. Proponowany wynalazek stanowi rozwiązanie wielu problemów, z którymi obecnie zmaga się cały świat. Folie biopolimerowe stają się obiecującą alternatywą dla tworzyw sztucznych, które aktualnie stanowią konkretne zagrożenie dla środowiska. Proponowany wynalazek jest odpowiedzią na zalegające wszędzie tworzywa sztuczne. Aktywne folie biopolimerowe typu 'smart', są zdefiniowane jako materiały opakowaniowe o polepszonych właściwościach (np. antyoksydacyjnych lub antymikrobiologicznych), które są całkowicie biodegradowalne. Ponadto, taki typ opakowania może wpływać pozytywnie na jakość i trwałość przechowywanego produktu. Otrzymane polisacharydowo-białkowe (furcelleran-żelatyna) folie wzbogacone w nanowypełniacze (nanocząstki selenu (SeNPs) oraz nanocząstki srebra (AgNPs)) wykazują wysoką aktywność przeciwdrobnoustrojową oraz zadowalające właściwości mechaniczne oraz UV barierowe. Ponadto są w 100% biodegradowalne, a ich czas biodegradacji np. w glebie to ok 4 tygodnie. W zależności od ich wykorzystania, folie FUR/GEL mogą być wzbogacane w każdy rodzaj substancji aktywnie czynnych, przyczyniając się nie tylko do zastąpienia nimi tworzyw sztucznych, ale także do zagospodarowania uciążliwych dla środowiska produktów odpadowych przemysłu spożywczego (białka i polisacharydy).

ISTOTA WYNALAZKU

Przedstawiony wynalazek to biopolimerowa folia, która jest usieciowana nanowypełniaczami. Matrycę folii biopolimerowych stanowi kompleks polisacharydu (furcelleran- FUR) oraz białka (żelatyna- GEL), natomiast nanowypełniacze to nanocząstki selenu (SeNPs) oraz nanocząstki srebra (AgNPs) (zdjęcie nr 1,2 oraz 3 w załączniku nr 3). Wykorzystane białko i polisacharyd to komponenty, które są dopuszczone do spożycia. Wybór padł na ten typ nanocząstek ze względu na ich wysoki potencjał przeciwdrobnoustrojowy, antyoksydacyjny, niską toksyczność oraz dobrą biodostępność w porównaniu z innymi związkami tych metali. Otrzymane aktywne folie biopolimerowe charakteryzują się bardzo dobrymi właściwościami antymikrobiologicznymi (testy wykonane wobec Escherichia coli, Staphyloccocus aureus oraz MRSA). Dodatek SeNPs powoduje polepszenie właściwości mechanicznych materiałów FUR/GEL. Folie z dodatkiem AgNPs mają bardzo dobre właściwości barierowe przeciwko promieniowaniu UV, co stanowi ciekawą opcję dla aktywnych systemów opakowaniowych. Ponadto, połączenie Se-AgNPs w matrycy FUR/GEL poprawia właściwości barierowe wobec pary wodnej. Właśnie ten typ opakowania (FUR/GEL + Se-AgNPs) został użyty jako aktywne opakowanie dla mini kiwi (Actinidia arguta). Wybrano mini kiwi, gdyż te owoce nie nadają się do transportu, a także mają krótki okres trwałości w temperaturze pokojowej (ok. 2 dni). Po 8 dniu przechowywania w folii LDPE oraz folii FUR/GEL z Se-AgNPs, owoce zapakowane w materiał z tworzywa sztucznego były pokryte grzybnią i nie nadawały się do określenia utraty wagi. Natomiast owoce w nanokompozytach nie wskazywały na obecność grzybni oraz posiadały nieznaczną utratę wagi. Podsumowując folie FUR/GEL wpłynęły pozytywnie na jakość przechowywania owoców mini kiwi, powodując wydłużenie czasu ich przechowywania o 5 dni (zdjęcie nr 4 w załączniku nr 3). Obecnie trwają prace na dopasowaniu technologii produkcji aktywnych folii biopolimerowych na skalę przemysłową, co stanowi ogromną szansę zastąpienia folii z tworzyw sztucznych.

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Opisany wynalazek wykazuje bardzo wysoki potencjał komercjalizacyjny, gdyż aktualnie można zaobserwować popyt na tego rodzaju materiał opakowaniowy wśród przedsiębiorców, którzy muszą sprostać wymaganiom stawianym m.in. przez Unię Europejską. Aktywny biopolimerowy nanokompozyt jest odpowiedzią na rozwiązanie konkretnego braku na rynku, dlatego ma szansę na zastosowanie w praktyce gospodarczej. Na całym świecie, w tym również w Polsce, wzrasta ilość odpadów z tworzyw syntetycznych, które ze względu na ich trwałość stanowią ogromny problem dla środowiska naturalnego. Materiały biodegradowalne powinny znaleźć znaczące miejsce w sektorach przemysłu, choć pewnie nie w takim zakresie jak syntetyczne. W celu przeciwdziałania powstawaniu nadmiernej ilości odpadów, wiele badań naukowych skupia się na zastosowaniu polimerów otrzymywanych z surowców odtwarzalnych. Biopolimerowy nanokompozyt charakteryzuje się dużą innowacyjnością:
- pozytywny wpływ na ochronę środowiska (wytwarzany z polimerów otrzymanych z surowców odtwarzalnych, 100% biodegradowalny, tani w produkcji);
- staje się konkurencją dla tworzyw syntetycznych;
- obecność nanowypełniaczy nadaje folii nowe właściwości: antymikrobiologiczne, barierowe, lepszą wytrzymałość mechaniczną.
Ponadto, wprowadzenie tego typu produktu na rynek, stawia Polskę w bardzo dobrej pozycji na rynku światowym.