Вчені уже давно працюють над збільшенням міцності паперових пакетів для того, щоб вони стали повноцінною альтернативою поліетиленовій упаковці.
Щороку людство використовує п’ять трильйонів поліетиленових пакетів. Цей вид упаковки входить до п’ятірки найпоширеніших пластикових виробів у природному середовищі. Проте з паперовою альтернативою поліетиленовим пакетам ситуація не краща. Через енергозатратність та ресурсомісткість виробництва й практично одноразовість, паперові пакети не можна вважати більш екологічним варіантом. Але тепер у США розробили паперовий пакет, який стійкий до вологи, може використовуватись кілька разів та вкінці життєвого циклу може перероблятися на біопаливо.
Дослідники з Університету штату Пенсильванія вирішили основні проблеми паперової упаковки та створили продукт, який може принести користь споживачам і навколишньому середовищу. За допомогою деяких недорогих теплових і хімічних маніпуляцій вчені створили багаторазовий паперовий пакет, який можна переробляти. Провідна дослідниця Джая Тріпаті зазначає:
“Повторне використання в основному залежить від міцності пакета і малоймовірно, що звичайний паперовий пакет можна повторно використовувати необхідну кількість разів через його низьку міцність після намокання. Використання дорогих хімічних процесів для підвищення міцності у вологому стані зменшує екологічні та економічні властивості паперу для комерційного застосування, тому існує потреба досліджувати нехімічні методи підвищення міцності паперових пакетів у вологому стані”.
Техніка, яку використовували Тріпаті — торрефікація, коли целюлозу в папері повільно нагрівали в просторі з дефіцитом кисню, щоб підвищити її міцність на розрив у вологому стані. Після 40 хвилин торрефікації міцність паперу на розрив у вологому стані досягла піку на 1533% при 200 °C і постійно знижувалася зі збільшенням температури. Тріпаті додає:
“Я шукала щось інше, вивчаючи, як торрефікація впливає на вихід глюкози з целюлози для використання як субстрату для біопалива. Але я помітила, що міцність паперу зростала, коли ми торрефікували целюлозу. Це змусило мене подумати, що це, ймовірно, було б добре для пакування, зовсім іншого застосування”.
Цей міцніший продукт може витримувати багаторазове використання вологого та сухого паперового пакета, однак торрефікація знизила його корисність як продукту біопалива, значно зменшивши вихід глюкози. Щоб протистояти цьому, дослідники обробили папір лужним розчином гідроксиду натрію. Папір змінився з 690 мг/г субстрату біомаси (при 200 °C торрефікації) до 933 мг/г з 10% лужною обробкою. Тріпаті пояснює:
“Перейшовши на більш міцні багаторазові паперові пакети для покупок, ми могли б усунути значну частину цих відходів. Наслідки технології, подібної до тієї, яку ми продемонстрували в цьому дослідженні, якщо її можна вдосконалити, включаючи використання зношених пакетів як субстрату для виробництва біопалива, будуть величезними”.
Попри те, що це лабораторне дослідження показало багатообіцяючу модель, до практичного застосування все ще далеко. Проте подовження життєвого циклу паперу, покращення його міцності та можливості його використання після утилізації може значною мірою компенсувати екологічні витрати на його виробництво та зробити його життєздатною альтернативою пластику.