En ny stärkelsebaserad film, eller beläggning, utvecklad av forskare från Agricultural Research Service (ARS), kan göra papper och andra material mer vattentåliga och biologiskt nedbrytbara. Filmen kan potentiellt användas i livsmedelsförpackningar, plastpåsar, och andra produkter, minska mängden syntetiska produkter som täpper igen deponier.

Stärkelse, som är 100 procent biologiskt nedbrytbar, används i vissa plaster och filmer eftersom det är billigt och bryts ned snabbt. Men befintliga stärkelsehaltiga material har inte styrkan, flexibilitet, och enkel bearbetning som krävs för många andra användningar.

Polyvinylalkohol (PVOH), en petroleumbaserad syntetisk polymer, används ofta för filmapplikationer, men den har begränsad biologisk nedbrytbarhet. Forskare vid ARS National Center for Agricultural Utilization Research (NCAUR) i Peoria, Illinois, nyligen utvecklade stärkelsekomplex som kan blandas med PVOH för att förbättra egenskaperna hos filmer och göra dem mer biologiskt nedbrytbara. Teamet inkluderade kemisten George Fanta, växtfysiolog Frederick Felker, kemisten Gordon Selling, och forskarassistent William Hay.

säger Fanta, "På vårt labb, vi letar efter nya förädlade produkter från stärkelse som gynnar amerikanskt jordbruk och konsumenter. Produkter vi utvecklar kan hjälpa till att ersätta helt syntetiska produkter som plastpåsar av polyeten och förpackningsmaterial av polystyrenskum."

Forskarna beredde komplexen från majsstärkelse med hög amyloshalt och fettaminsalter, som kan härröra från sojabönolja. Dessa komplex har unika och värdefulla egenskaper som inte finns i någon av ingredienserna separat. En ny aspekt av denna forskning publicerades i Journal of Applied Polymer Science under 2016.

"Våra komplex kan blandas med PVOH i stora mängder för att göra filmer med bra fysikaliska egenskaper och ökad elasticitet, " säger Fanta. "De är också mer motståndskraftiga mot vattenpenetration än filmer framställda av ren PVOH."

Vissa livsmedelsförpackningar är också gjorda av enbart PVOH, Säljes säger. "Vi kan införliva upp till 60 procent av dessa stärkelsekomplex i förpackningen, och prestandan bör förbli oförändrad."

Komplexen i lösning kan appliceras på papper för att öka dess vattenbeständighet. "En droppe vatten på obehandlat papper absorberas snabbt, "Säljer säger. "Men, vatten på papper bestruket med dessa komplex pärlor upp, ligger kvar på ytan i minuter, och avdunstar ofta innan det blöts in i papperet, beroende på formuleringen."

ARS har lämnat in en patentansökan som täcker den nya pappersrelaterade teknologin, vilket är idealiskt för små papperstillverkningsföretag och lätt kan kommersialiseras.

"Dessa komplex är 100 procent biobaserade och giftfria, och processen är billig, säger Fanta.