Новости/Аналитика

Костра конопли, благодаря увеличенной площади поверхности и пористости, полученной в результате разработанных специальных процедур переработки, показала значительно более высокую поглощающую способность, чем конопляное волокно и многие традиционные материалы.

На страницах профильного электронного издания национальных коноплеводов не единожды акцентировалось внимание наших уважаемых читателей и слушателей на том, что в различных странах мира активно проходят процессы, направленные на замещение различного рода гигиенических изделий, изготавливаемых с использованием ископаемого сырья на аналогичные, производимые из конопли. В частности, поднимался вопрос о том, "Почему во Франции активно рассматривается вопрос о необходимости использования конопляных подгузников”, акцентировалось внимание на “Гигиенических тампонах на основе терапевтических свойств конопли, которые появятся на американском рынке” и т.д.

Производство и утилизация традиционных абсорбирующих материалов – обычно изготовленных из синтетических полимеров, в первую очередь соединений на основе полиакрилата – негативно влияют на планету. Исследователи из Университета Пердью (Purdue University - PU, расположенного в штате Индиана) разрабатывают биоразлагаемые материалы, которые удерживают воду более чистым и устойчивым способом чем традиционные абсорбирующие материалы и оказывают гораздо меньшее воздействие на окружающую среду. 

Заведующая кафедрой пищевых наук Сенай Симсек возглавляет группу ученых в Сельскохозяйственном колледже Университета Пердью, которая используя целлюлозу, извлеченную из технической конопли и очищенную посредством ряда обработок, создает сверхвпитывающие материалы

Недостатки традиционных абсорбирующих материалов

Традиционные абсорбирующие материалы используются во всем мире во многих сферах, включая одноразовые подгузники, средства женской гигиены и водоудерживающие устройства в сельском хозяйстве.

«Такое широкое использование усугубляет их воздействие на окружающую среду из-за объема образующихся отходов и универсального характера проблем, которые они вызывают», - утверждает г-жа Симсек.

Производство традиционных супервпитывающих полимеров часто требует значительных затрат энергии, что увеличивает их общее воздействие на окружающую среду. Кроме того, они изготавливаются из сырья, полученного из не возобновляемых ресурсов, таких как производные продуктов переработки ископаемого топлива, которые также применяются для производства пластмасс и различных химикатов.

По словам г-жи Симсек «Зависимость от материалов, изготавливаемых на основе ископаемого сырья, в их производстве вызывает дополнительную обеспокоенность, поскольку она связывает эти продукты с колебаниями цен и геополитической напряженностью, что также приводит к истощению ограниченных ресурсов планеты. Переход на такие материалы как целлюлоза на основе конопли, может смягчить эту проблему за счет использования возобновляемых ресурсов для производства сверхабсорбирующих материалов».

Наконец, отходы от использованных, небиоразлагаемых одноразовых подгузников либо женских гигиенических изделий сами по себе влияют на здоровье планеты. 

Инновационные материалы Purdue

Конопляные костра и волокно - это части растения конопли, которые предлагают уникальные преимущества для устойчивого развития материалов, особенно в абсорбционных технологиях.

«Конопляная костра, находящаяся во внутренней древесной сердцевине стебля конопли, обладает особой впитывающей способностью благодаря высокому содержанию целлюлозы и низкому уровню лигнина. Это делает ее отличной альтернативой суперабсорбентам», - утверждает г-жа Симсек. «Конопляное волокно, хотя и менее впитывающий продукт, обеспечивает прочность и долговечность. Целлюлоза, экстрагированная из этих частей растения, особенно эффективна, поскольку ее молекулярную структуру можно модифицировать, чтобы улучшить способность конечного продукта, содержащего данное вещество удерживать воду, что делает его идеальным для товаров, требующих высокой впитывающей способности».

Г-жа Симсек утверждает, что разработанные процедуры учеными Purdue University по очистке целлюлозы, извлеченной из конопли, включает тщательно разработанную последовательность обработок.

«Специальная обработка разрушает естественную структуру целлюлозы, увеличивая ее поверхность и пористость. Это улучшение позволяет целлюлозе поглощать и удерживать больше воды. Подходящей аналогией было бы превращение компактной губки в более открытую и пушистую. Это изменение значительно улучшает ее способность впитывать и удерживать влагу, что имеет решающее значение для применений, требующих высокой впитывающей способности. Уникальность нашей технологии заключается в ее универсальности, что делает ее легко настраиваемой для разнообразных применений суперабсорбирующих материалов в различных отраслях».

Наряду с подгузниками и средствами гигиены материал, разработанный специалистами из Purdue University, может быть применен для удержания воды в сельском хозяйстве. Как утверждают сотрудники группы г-жи Симсек «Что касается удержания влаги в сельском хозяйстве, повышение эффективности использования воды помогает поддерживать здоровье сельскохозяйственных культур во время засухи, предлагая устойчивую альтернативу традиционным суперабсорбентам, которые могут нанести вред почве и росту растений. Наш подход сохраняет воду и поддерживает экосистему, предоставляя биоразлагаемое решение, которое легко интегрируется в естественные циклы».  

Еще одно применение разработки специалистов из PU - биосенсоры, используемые в различных отраслях промышленности. По словам г-жи Симсек «К ним относятся тесты на глюкозу и беременность. Универсальность обусловлена способностью материала динамично реагировать на изменения окружающей среды. Эта черта необходима для своевременного и точного биосенсирования». 

Коммерциализация разработок Purdue University

Симсек и ее команда протестировали суперабсорбирующие материалы, изготовленные из конопли, с помощью стандартизированных тестов на впитываемость, в ходе которых они сравнивались с традиционными влагопоглощающими материалами, такими, например, как продукты на основе полиакрилата.

«Костра конопли, благодаря увеличенной площади поверхности и пористости, полученной в результате разработанных специальных процедур переработки, показала значительно более высокую поглощающую способность, чем конопляное волокно и многие традиционные материалы», - утверждает профессор Симсек. «Эта проверка подчеркивает не только эффективность нашей технологии, но и ее потенциал заменить менее экологичные варианты на рынке, предлагая биоразлагаемую и возобновляемую альтернативу».

Следующим шагом на пути вывода суперабсорбирующих конопляных материалов на рынок является масштабирование технологии до промышленного уровня. «Этот этап масштабирования жизненно важен не только для совершенствования разработанного в Университете процесса, но и для демонстрации практического применения наших инноваций в сельском хозяйстве и упаковке пищевых продуктов - областях, где срочно необходимы устойчивые решения».

Комментарий специалистов Ассоциации “Украинская техническая конопля”

В августе 2023 года в рамках Всемирного экономического форума было озвучено, что каждую минуту сжигается или вывозится на свалку более 300 тысяч одноразовых подгузников. Младенцы используют от 4000 до 6000 подгузников, прежде чем приучатся к горшку. Эти цифры не включают миллиарды менструальных прокладок и тампонов, выбрасываемых ежегодно.

Возглавляемая г-жой Симсек команда исследователей получила первоначальное финансирование посредством программы “Сельскохозяйственная наука и распространение знаний для экономического развития” (Agricultural Science and Extension for Economic Development, AgSEED) сельскохозяйственного колледжа - внутреннюю систему конкурсных грантов, направленную на продвижение лидерства штата Индиана в растениеводстве и животноводстве и развитии сельских районов.

< Предыдущая статья     Следующая статья >