Naukowcy z Indonezji opracowali wielowarstwową folię na bazie PLA, w której funkcję wzmocnienia pełni mikrokrystaliczna celuloza otrzymywana z bakteryjnej celulozy powstającej podczas fermentacji wody kokosowej. Dodatek poprawia wytrzymałość i ogranicza przenikanie tlenu, ale jednocześnie zwiększa sztywność materiału. Jednym z problemów związanych z wykorzystaniem polilaktydu (PLA) w opakowaniach do żywności jest uzyskanie odpowiedniego połączenia właściwości mechanicznych i barierowych. PLA jest poliestrem pochodzenia biologicznego, wytwarzanym najczęściej z surowców zawierających cukry poddawane fermentacji. Może być kompostowany w odpowiednich warunkach przemysłowych, jednak jego stosunkowo duża kruchość oraz właściwości barierowe ograniczają zastosowanie w bardziej wymagających opakowaniach.
Zespół naukowców z Hasanuddin University w Indonezji pod kierunkiem prof. Andiego Dirpana podjął próbę modyfikacji PLA poprzez zastosowanie mikrokrystalicznej celulozy (MCC) oraz butylowanego hydroksytoluenu (BHT). Powstała trójwarstwowa folia, w której MCC pełni funkcję wzmocnienia, natomiast BHT zastosowano jako przeciwutleniacz wspomagający ochronę pakowanego produktu przed procesami oksydacyjnymi.
Szczególnie interesujące jest pochodzenie celulozy. Otrzymano ją z celulozy bakteryjnej powstającej podczas fermentacji wody kokosowej, w procesie zbliżonym do produkcji nata de coco. Mikroorganizmy tworzą podczas fermentacji membranę o dużej zawartości celulozy. Po oczyszczeniu można ją przekształcić w mikrokrystaliczną celulozę wykorzystywaną jako składnik kompozytu.
W przeprowadzonych badaniach MCC otrzymana tą metodą była bardziej równomiernie rozproszona w PLA niż komercyjna celuloza wykorzystana do porównania. Analizy mikroskopowe wskazywały na bardziej jednorodną strukturę i mniejszą liczbę defektów.
Wraz ze zwiększaniem zawartości MCC rosła wytrzymałość mechaniczna folii, a jednocześnie zmniejszała się jej przepuszczalność dla tlenu. Jest to istotne w opakowaniach produktów podatnych na utlenianie, ponieważ dostęp tlenu może powodować zmiany smaku i barwy, degradację składników odżywczych oraz skrócenie okresu przydatności żywności.
Poprawa tych parametrów ma jednak swoją cenę. Większa zawartość celulozy powodowała zagęszczenie struktury, wzrost sztywności oraz ograniczenie możliwości odkształcania folii. Materiał stawał się bardziej kruchy. To poważne ograniczenie z punktu widzenia przyszłego zastosowania przemysłowego. Folie opakowaniowe muszą bowiem wytrzymywać prowadzenie na maszynie, formowanie, zgrzewanie, napełnianie oraz obciążenia występujące podczas transportu.
Badacze ocenili również degradację materiału w glebie. Po 25 dniach stwierdzono ubytek masy wynoszący 28,86%. Wyniku nie należy jednak interpretować jako dowodu, że opakowanie ulegnie całkowitemu rozkładowi w środowisku w ciągu kilku tygodni. Szybkość biodegradacji zależy m.in. od temperatury, wilgotności, aktywności mikroorganizmów, grubości materiału i środowiska, w którym znajduje się odpad.
Dalszych badań wymaga także obecność BHT. W materiałach przeznaczonych do kontaktu z żywnością konieczna jest kontrola migracji przeciwutleniacza oraz zgodności jego stężenia z wymaganiami dotyczącymi bezpieczeństwa.
Opracowany materiał pozostaje rozwiązaniem eksperymentalnym. Przed ewentualną komercjalizacją konieczne będzie m.in. określenie jego zgrzewalności, przepuszczalności pary wodnej, zachowania przy zmiennej temperaturze i wilgotności oraz migracji składników. Kluczowym zadaniem pozostaje jednak zwiększenie elastyczności bez utraty uzyskanej wytrzymałości i barierowości.
Badania pokazują potencjał łączenia PLA z celulozą pochodzenia bakteryjnego. Jednocześnie potwierdzają, że w projektowaniu nowych materiałów opakowaniowych nie wystarcza poprawa pojedynczego parametru. O przydatności folii decyduje kompromis między wytrzymałością, elastycznością, barierowością, bezpieczeństwem oraz możliwością przetwarzania w warunkach przemysłowych.
