محققان مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشگاه تبریز و دانشگاه محقق اردبیلی با بهره‌گیری از فناوری نانو موفق به تولید پلاستیک‌هایی شده‌اند که از قابلیت زیست‌تخریب‌پذیری بالایی برخوردار است. این پلاستیک‌ها می‌توانند در آینده جایگزین بسیار خوبی برای پلاستیک‌های رایج کنونی باشند.

صنعت بسته‌بندی مواد غذایی بزرگ‌ترین مصرف‌کننده‌ مواد پلاستیکی به شمار می‌رود. بسته‌های پلاستیکی رایج در بازار از فرآورده‌های نفتی تولید شده‌ و غیرقابل‌بازگشت به طبیعت هستند؛ بنابراین مشکلات زیست‌محیطی بسیاری به وجود می‌آورند. در این راستا تقاضا برای بسته‌بندی‌های سبز و دوستدار طبیعت در جهان روز به روز در حال افزایش است. تاکنون تحقیقات بسیاری جهت استفاده از مواد طبیعی و تولید مواد بسته‌بندی تجدیدپذیر انجام شده و فناوری نانو نیز تا حدود زیادی به این تحقیقات وارد شده است.

مهندس سید امیر اولیایی یکی از محققان این طرح، از نشاسته به‌عنوان یکی از مهم‌ترین پلیمرهای تجدیدپذیر یاد کرد و افزود: نشاسته به دلیل دارا بودن برخی معایب، نمی‌تواند به‌تنهایی فیلم مطلوبی ایجاد کند. ازاین‌رو راهکارهای مختلفی جهت بهبود ویژگی‌های کاربردی نشاسته و افزایش قدرت رقابت با سایر پلیمرهای مورد استفاده در صنایع بسته‌بندی بررسی شده است. یکی از مهم‌ترین این راهکارها، افزودن نانوذرات به پلیمر نشاسته و ایجاد فیلم نانوکامپوزیتی است که در طرح حاضر مورد بررسی قرار گرفته است.

استفاده از این پلاستیک‌های نانوکامپوزیتی علاوه بر کاهش آلودگی زیست‌محیطی، افزایش ماندگاری ماده غذایی بسته‌بندی شده و ممانعت از تخریب ترکیبات مغذی حساس به نور مرئی و فرابنفش را در پی خواهد داشت.

اولیایی در ادامه در خصوص معایب نشاسته و نحوه‌ بهره‌گیری از فناوری نانو به‌ منظور پوشاندن این عیوب گفت: خاصیت آب‌دوستی شدید و مقاومت ضعیف نشاسته در برابر رطوبت، شکنندگی فیلم نشاسته در صورت عدم افزودن نرم‌کننده‌های مناسب سبب ایجاد محدودیت در استفاده از نشاسته برای تولید مواد بسته‌بندی به‌صورت صنعتی شده است. دی‌اکسید تیتانیوم ماده‌ای خنثی، غیرسمی و ارزان‌قیمت است که توانایی نابودی طیف وسیعی از میکروب‌ها را دارد. با افزودن نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم به زمینه‌ پلیمری نشاسته ماده بسته‌بندی قادر به حفاظت از محتویات خود در برابر فساد ناشی از میکرو ارگانیزم‌های بیماری‌زا، پرتوهای نور مرئی و فرابنفش و ترکیبات بدبو و آلرژی‌زا خواهد بود.

در طرح حاضر ابتدا نشاسته ژلاتینه و سپس نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم به آن افزوده شده است و در ادامه نانوذرات در زمینه‌ نشاسته پراکنده شده‌اند. در مرحله‌ بعد فیلم نانوبیوکامپوزیتی با استفاده از روش قالب‌ریزی تولید و با استفاده از روش‌های میکروسکوپی و پراش پرتو ایکس مشخصه یابی شده‌اند. نهایتاً خواص کاربردی فیلم تولید شده از لحاظ نفوذپذیری نسبت به بخار آب، خواص کششی و مقاومت در برابر پارگی، بازدارندگی نور مرئی و فرابنفش و رنگ مورد ارزیابی قرار گرفته است.

نتایج نشان‌دهنده‌ این مطلب بود که حضور ۲ درصد نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم درون فیلم، مقاومت به پارگی را ۲۴ درصد افزایش و میزان عبور نور مرئی، فرابنفش و نفوذپذیری نسبت به بخار آب را به ترتیب ۷۷، ۱۰۰ و ۳۴ درصد کاهش داده است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های مهندس سید امیر اولیایی، پژوهشگر مرکز آموزش و تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی و دانشجوی مقطع دکترای مهندسی صنایع غذایی دانشگاه فردوسی مشهد- دکتر یونس زاهدی- عضو هیأت علمی دانشگاه محقق اردبیلی، پروفسور بابک قنبرزاده، عضو هیأت علمی دانشگاه تبریز و دکتر علی‌اکبر مؤیدی- عضو هیأت علمی مرکز آموزش و تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی است.

نتایج این کار در مجله‌ International Journal of Biological Macromolecules (جلد ۸۹، سال ۲۰۱۶، صفحات ۲۵۶ تا ۲۶۴) به چاپ رسیده است.