Bambusfaser + Bagasse! Stellen Sie perfektes biologisch abbaubares Geschirr her: kostengünstig, hochfest, hydrophob und ölbeständig, halber Abbau in 2 Monaten

Einweggeschirr hat das Leben der Menschen bequemer gemacht, insbesondere mit der Entwicklung der Lebensmittellieferindustrie ist die Anzahl der von Menschen konsumierten Einweggeschirre gestiegen. Die Online-Plattformen unseres Landes zum Mitnehmen werden von bestimmten Gruppen und bestimmten Hungrigen dominiert. Eine Umweltschutzorganisation hat eine Statistik über den von ihr verbrauchten Einweg-Essgeschirr durchgeführt. Es wurde festgestellt, dass pro Bestellung durchschnittlich 3,27 Einweggeschirr aus Plastik verbraucht werden, dann werden diese Plattformen fast 80 Millionen pro Tag verbrauchen, ohne den Verbrauch anderer Plattformen und des traditionellen Catering-Geschäfts. Weltweit werden jedes Jahr 16 Milliarden Einweg-Kaffeebecher verbraucht und täglich 1 Milliarde Plastikstrohhalme weggeworfen.

Bambusfasern und Bagasse werden zu Einweggeschirr verwoben

Abbildung 1. (A) Schematische Darstellung der Herstellung von Einweggeschirr aus Erdöl; (B) Schematische Darstellung der Herstellung von biologisch abbaubarem Geschirr aus Bagasse und Bambusfasern.

Die Hälfte davon baut sich in 60 Tagen ab

FEIGE. 2. (AB) Lichtmikroskopische Aufnahmen von Mischfasern bei unterschiedlicher Vergrößerung; (Vgl.) SEM-Bilder der Geschirroberfläche bei unterschiedlicher Vergrößerung; (G) Biologische Abbaubarkeit von Mischfasergeschirr im Vergleich zu Kunststoffgeschirr (H).

Mithilfe von Elektronenmikroskopie fanden die Forscher heraus, dass das Schmelzen von Lignin in den heißgepressten Fasern und die Wasserstoffbindung zwischen der Zellulose die Fasern fest aneinander binden und ein 3D-Netzwerk bilden, das die Wasserbeständigkeit und Festigkeit verbessert.

Um die biologische Abbaubarkeit des Geschirrs zu untersuchen, vergruben die Forscher es in Erde und überprüften es regelmäßig auf Veränderungen in Form und Gewicht. Es wurde festgestellt, dass nach 20 Tagen des Einbettens gelber Pilz auf der Oberfläche des Geschirrs auftrat, sich nach 30 bis 45 Tagen zu verformen begann und seine Form vollständig verlor und nach 60 Tagen allmählich verschwand. Und das Gewicht des Bechers sank nach 60 Tagen von 7,99 g auf 4,18 g und halbierte sich fast. Im Gegensatz dazu veränderten sich Aussehen und Form von Geschirr aus Polystyrol (PS) nach 60 Tagen nicht.

Der Pb-Gehalt beträgt nur 1/8 des Standards

Abbildung 3. Schwermetallgehalt und Ölbeständigkeit von Mischfaser-Geschirr. (A) Vergleich des Schwermetallgehalts in Geschirr; (BC) Ölbeständigkeit von Geschirr; (DE) Kontaktwinkel und Wasseraufnahme von Geschirr.

Da es als Geschirr verwendet wird, ist es notwendig, zuerst seine Sicherheit zu gewährleisten, insbesondere Schwermetalle wie As Pb und der As-Gehalt dürfen die Norm nicht überschreiten. Gemäß der europäischen Verordnung über Materialien mit Lebensmittelkontakt (EG) Nr. 1935/2004 und dem chinesischen nationalen Lebensmittelsicherheitsstandard (Papier- und Kartonmaterialien mit Lebensmittelkontakt und deren Produkte) GB 4806.8-2016,23,24 sollte der Gehalt an Pb und As sein weniger als 3,0 mg/kg bzw. 1,0 mg/kg. Induktiv gekoppelte Plasmaemissionsspektrometrie (ICP-OES) wurde verwendet, um die Pb- und As-Gehalte in dem gemischten Fasergeschirr zu analysieren. Es wurde festgestellt, dass der Pb-Gehalt 0,3633 mg/kg betrug, was nur 1/8 des Standardwerts war, und es wurde kein As nachgewiesen.

Als Geschirr ist auch die Öl- und Wasserbeständigkeit entscheidend. Der Kontaktwinkel von Mischfaser-Geschirr zu Wasser erreichte 127°, der Kontaktwinkel von Sekundärfaser-Formmasse SFMP und Filterpapier zu Wasser war 0° und das handelsübliche Bagasse-Geschirr war 93°. Das gemischte Fasermaterial zeigte eine ausgezeichnete Hydrophobizität. Darüber hinaus betrug die Wasserabsorption von Mischfaser-Geschirr nur 59,4 %, während die von handelsüblichem Bagasse-Geschirr 77,5 %, Filterpapier 149,2 % und SFMP 310 % betrug. Diese geringe Wasseraufnahme war auf die hohe Hydrophobizität und kompakte Struktur der Mischfaser zurückzuführen.

Um die Ölbeständigkeit des Geschirrs zu bewerten, führten die Forscher eine Analyse gemäß dem Standard 559pM-96 der Technischen Vereinigung der Zellstoff- und Papierindustrie (TAPPI) durch und stellten fest, dass das Geschirr aus Mischfasern eine Ölbeständigkeit der Stufe 6 aufwies, viel höher als diese von SFMP (Stufe 1), handelsüblichem Bagasse-Geschirr (Stufe 4) und Filterpapier (Stufe 1) mit ausgezeichneter Ölbeständigkeit

Es hält bis zum 380-fachen seines Eigengewichts

Abbildung 4. Mechanische Eigenschaften von Mischfasergeschirr.

Die mechanischen Eigenschaften des Mischfaser- und des PS-Geschirrs wurden verglichen. Die Zugfestigkeit war 35,0 MPa, mindestens zweimal höher als die des PS-Kunststoffbechers (15,6 MPa), und der Elastizitätsmodul war 3,25 GPa, viel höher als der des PS-Kunststoffbechers (1,40 GPa). Ein 7,9-Gramm-Becher aus Mischfaserpapier kann ein Gewicht von 3 Kilogramm tragen und behält dennoch seine Form, die das 380-fache seines Eigengewichts beträgt.

Die Kohlendioxidemissionen sind um 97 % geringer als bei Kunststoff

Die Forscher schätzten die Menge an Kohlendioxid, die bei der Herstellung von Mischfaser-Geschirr ausgestoßen wird. Es wird berichtet, dass die Kohlendioxidemissionen bei der Herstellung von 1 kg geschäumtem PS-Kunststoff 7,36 kg betragen; Laut Pro-Carton, dem europäischen Verband der Kartonhersteller, betragen die Emissionen bei der Herstellung von 1 kg geformter Zellstoffprodukte 0,22 kg. Daher ist die CO2-Emission von Geschirr aus geformten Mischfasern 97 % niedriger als die von PS-Geschirr und 65 % niedriger als die von Durchlaufpapier und PLA-Kunststoffgeschirr.

Die Kosten liegen in der Nähe von PS-Besteck

Neben guter Leistung sind günstige Materialien Trumpf. Unter Verwendung von Statistiken der Plastics Insight-Market Intelligence-Website fanden die Forscher heraus, dass das Mischfaser-Geschirr 2.333 $ / Tonne kostete, halb so viel wie PLA (4.750 $ / Tonne) und fast PS (2.177 $ / Tonne).

Fazit: Ein Hybridfasergeschirr mit wenigen Mängeln

Abbildung 5. Vergleich der Vorteile von Mischfasergeschirr mit anderen Materialien

Um das zunehmend schwerwiegende Problem der „weißen Verschmutzung“ zu lösen, verarbeitete die Forschungsgruppe von Zhu Hongli an der Northeastern University in den Vereinigten Staaten Bambusfasern und Bagassefasern durch Mischen → Kaltpressen → Heißpressen und stellte ein schnell abbaubares Geschirr her, das nur 60 benötigt Tage, um 48 % abzubauen. Der Pb-Gehalt in Geschirr betrug 0,3633 mg/kg, was nur 1/8 der Norm war. Hervorragende Wasser- und Ölbeständigkeit; Die Zugfestigkeit beträgt 35,0 MPa und der Elastizitätsmodul 3,25 GPa, was viel höher ist als bei einem PS-Kunststoffbecher. Die CO2-Emission bei der Herstellung von 1 kg Produkt beträgt 0,22 kg, 97 % weniger als bei PS-Geschirr, und die Kosten betragen nur 2.333 $ / Tonne, was denen von PS-Geschirr (2.177 $ / Tonne) nahe kommt. Von Sicherheit, Geruch, CO2-Emissionen, Kosten, biologischer Abbaubarkeit,

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