نانوکامپوزیت‌های زیستی

   برای خیلی ها بازیافت پلاستیک‌ها سخت شده چون عناصر زیادی درگیر آن هستند، این یعنی محصول بازیافتی نمی تواند تحت یک مرحله فرایند بازیافت شود، بلکه لازم است تفکیک شده و پلاستیک درون آن جدا گردد. یک راه گریز از این مساله، که در عین حال پایدار ماندن را حفظ خواهد نمود، استفاده از پلیمرهای زیست تخریب‌پذیر برگرفته از منابع تجدیدپذیر است. این ها به طور کلی پروتئین‌ها و کربوهیدرات هایی هستند که می توانند از ریشه گیاهی یا جانوری به دست آیند. فیلم‌های چربی نیز قابلیت تولید را دارند اما آنها بهتر است به‌طور مستقیم برای پوشش و حفاظت از مواد غذایی استفاده شوند.
  
پلی لاکتیک اسید (PLA) ، یکی از پلیمرهای زیستی است که ظرفیت بالایی برای تجاری سازی دارد به این خاطر که به راحتی از کربوهیدرات‌های موجود در خوراک دام مانند ذرت، گندم، ملاس و یا آب پنیر تولید می شود. پلی هیدروکسی بوتیرات نیز پلیمر زیستی دیگری برای کاربردهای صنعتی است؛ این ماده در ساختمان خود نواحی کریستالی زیادی )نواحی با نظم تکرار شده از اتمها و مولکولها) دارد و نفوذپذیری آب در آن پایین است، هر چند در حالت کاملاً خالص قرایندهای ماندگاری نامطلوبی دارد. هر دوی این پلیمرهای زیستی به خاطر خواص عملکردی ناکارآمد محدودیتهایی دارند که با تولید نانوکامپوزیت‌های زیستی می تواند برطرف شود.

   زمانی که پلیمرهایی زیستی نظیر سلولز با ذرات نانورس ترکیب می‌شوند، نانوکامپوزیت هایی حاصل خواهند شد که خاصیت جلوگیری از عبور (سد) بهتری نسبت به پلیمر خالص نشان می دهند و بعد از پایان عمر مفیدشان، با تبدیل شدن به کمپوست به خاک برمی گردند. نانومواد دیگری که می توان استفاده کرد شامل نانوذرات اکسید فلزی، نانولوله‌ها و نانوالیاف کربنی است.

   پلیمرهای زیستی دیگری که با نانوذرات رس ترکیب شده اند شامل کیتوزان، نشاسته، کازئین، آب پنیر و ژلاتین هستند. پروتئین سویا به‌خاطر دارا بودن خاصیت زیست تخریب پذیری و ویژگی‌های ترموپلاستیکش جذابیت ایجاد کرده است. محدودیت ها شکنندگی و ضعف در ممانعت از عبور رطوبت هستند که برای اصلاح آن باید مواد پلاستیسایزر (نوعی افزودنی برای سهولت در فرآیند ساخت پلیمرها) و تقویت کننده اضافه شود.

   پتانسیل کاربرد فیلم‌ها بسیار متنوع است و از تک لایه های عایق تا پوشش های روی سایر پلیمرها و بسته‌بندی های کاغذی و روکش مستقیم مواد غذایی، گسترده است.

   این نانوکامپوزیت‌های زیست تخریب پذیر می توانند برای استفاده وسیع در سایر حوزه های کشاورزی (مانند تونل‌های چندگانه، روکش غذا، غذای حیوانات و ... ) که هم قابل دفن در زمین و هم قابل سوزاندن به‌وسیله‌ی کشاورزان است. پیش بینی ها به اندازه 6.5 میلیون تن در سال است). به جای سوزاندن می‌توان آنها را تبدیل به کودی گرانبها به نام کمپوست کرد و به خاک بازگرداند. ملاحظات مهم در استفاده از پلیمرهای طبیعی این است که آنها اغلب استحکام کمی دارند و آب را از خود عبور می دهند.هنوز تحقیقات وسیع تری نیاز است تا تعیین شود که نانوذرات تا چه اندازه می توانند پلاستیسایزرها (برای تسهیل در فرایند برخی پلیمرها مانند نشاسته که ترموپلاست نیستند) و شرایط ذوب را ارتقا دهند.
  
توضیحات بیشتر در مورد نانوکامپوزیت‌ها در بخش فیلم‌های خوراکی آمده است. بخش بعد روش دیگری را برای ایجاد نانومواد زیستی شرح می دهد، نانوالیاف الکتروریسی شده، که نوید بخش ویژگی‌های کاربردی بهتری در مقایسه با پلیمرهای زیستی حجیم است.

اطلاعات تکميلي