Strävan efter att hålla plast borta från deponier och samtidigt tillgodose livsmedelsindustrins behov är fylld av hinder.

En biologiskt nedbrytbar ersättning för petroleumbaserade produkter måste uppfylla alla möjliga standarder och, än så länge, försök till livskraftiga ersättningar från förnybara källor har haft begränsad framgång på grund av bearbetning och ekonomiska begränsningar. Bland hindren, produkter har hittills varit för spröda för livsmedelsförpackningar.

Men ny forskning från Ohio State University har visat att en kombination av naturgummi med bioplast på ett nytt sätt resulterar i en mycket starkare ersättning för plast, en som redan fångar intresset hos företag som vill minska sina miljöavtryck.

Nästan all plast – cirka 90 procent – ​​är petroleumbaserad och är inte biologiskt nedbrytbar, ett stort miljöproblem.

I en ny studie publicerad i tidskriften Polymerer , forskargruppen rapporterar framgång med en gummihärdad produkt som härrör från mikrobiell jäsning som de säger skulle kunna fungera som konventionell plast. Denna nya studie belyser den största framgången på detta område hittills, enligt forskarna.

"Tidigare försök med denna kombination misslyckades eftersom gummits mjukhet innebar att produkten tappade mycket styrka i processen, " sa huvudförfattaren Xiaoying Zhao, en postdoktor vid Ohio State Department of Food Science and Technology.

Den nya studien involverade smältning av gummi till en växtbaserad termoplast som kallas PHBV tillsammans med organisk peroxid och en annan tillsats som kallas trimetylolpropantriakrylat (TMPTA).

Slutprodukten var 75 procent segare och 100 procent mer flexibel än PHBV på egen hand – vilket betyder att den är mycket lättare att forma till livsmedelsförpackningar.

Andra forskarlag har kombinerat gummi och PHBV, men produkterna har varit för svaga för att klara alla krav från en matförpackning – från bearbetning, till frakt, till hantering i butiker och hem, speciellt behållare som används för frysning och sedan mikrovågsugn, sade studiens seniorförfattare, Yael Vodovotz, en professor i matvetenskap och teknologi vid Ohio State.

Ökad flexibilitet, utan betydande förlust av styrka, är särskilt viktigt när det kommer till plastfilmer som vanligtvis används för att förpacka allt från färskvaror till frysta livsmedel, Hon sa.

Medan andra försök att göra denna typ av gummiförstärkt bioplast har minskat styrkan hos PHBV med så mycket som 80 procent, endast 30 procent av styrkan gick förlorad i denna studie – en mycket mer hanterbar mängd, sa Zhao.

Seghet, som förbättrades, skiljer sig från styrka, förklarade studiens medförfattare Katrina Cornish, en expert på naturgummi och professor i trädgårdsodling och växtvetenskap vid Ohio State.

"Föreställ dig att du försöker dra isär ett betongblock med händerna. Det testar dess styrka. Men karate att hacka det med din hand eller fot testar dess seghet - hur lätt det går sönder, sa Cornish.

"Du kan aldrig dra isär den, men om du är stark nog kan du bryta den."

Mycket av forskarnas nuvarande fokus ligger på den potentiella användningen av olika biologiskt nedbrytbara – och annars miljömedvetna – material som de kan använda som fyllmedel för att ytterligare stärka mixen. De har diskuterat att använda "kakan" som lämnats kvar efter att en forskarkollega utvinner olja från förbrukad kaffesump. Tomatskal övervägs, liksom äggskal.

"Vi vill ha något som annars skulle gå till spillo som är hållbart och dessutom relativt billigt, " sa Vodovotz.

De tittar till och med på potentialen att attackera två miljöproblem samtidigt, genom att se hur invasiva gräs som miljöaktivister drar ut ur vattendrag kan leka med den gummiinfunderade blandningen.

"Vi kunde torka dem, mala upp dem och eventuellt använda dessa gräs som ett fibröst fyllmedel, " sa Vodovotz.

Förutom förpackade livsmedel, en bioplast skulle potentiellt kunna användas i andra livsmedelsrelaterade applikationer som redskap och skärbrädor.

Och forskarna funderar på att samarbeta med kollegor utanför livsmedelsvetenskapen för att överväga andra tillämpningar för deras produkt, som att skapa byggmaterial, handskar för dem som arbetar inom matservering, eller delar till bilar och flygplan.

När teamet arbetar för att flytta sin teknologi ut från labbet och in i livsmedelsindustrin, det kommer att finnas många detaljer att utarbeta beroende på ett företags individuella prioriteringar och problem, Vodovotz sa, och det kan innebära att mixa med mixen.

"När vi kommer närmare och närmare att arbeta med livsmedelstillverkare, det finns specifika frågor som våra potentiella partners ställer, " sa Vodovotz. "Vi måste vara mycket försiktiga med vad vi använder i den här processen för att möta deras behov, och de har mycket specifika parametrar."