Kompostoituvien kertakäyttöisten selluloosa-aterimien raaka-aineiden suhteiden optimointi

Kertakäyttöisten elintarvikepakkausten kysyntä on kasvanut viimeisten vuosien aikana hektisen elämäntavan, urbanisaation ja kasvaneiden hygieniavaatimusten seurauksena. Perinteisesti tällaiset pakkausratkaisut on valmistettu muovista. Ongelmat muovin kierrättämisessä ovat kuitenkin johtaneet globaaliin muoviongelmaan, jonka keskiössä on liiallinen fossiilisten raaka-aineiden käyttö ja roskaantuminen. Euroopan unioni on pyrkinyt lainsäädännöllä puuttumaan muoviroskaan, sillä se on esimerkiksi kieltänyt tiettyjen kertakäyttömuovituotteiden pääsyn markkinoille ja painottanut siirtymistä kiertotalouteen. Ratkaisuna pakkauksia on alettu valmistamaan ympäristöystävällisemmistä materiaaleista kuten selluloosasta, joka on uusiutuva materiaali, helppo kierrättää ja biohajoava. Tutkimuksen tavoitteena on kehittää kompostoituvia kertakäyttöaterimia, jotka valmistetaan selluloosa-arkeista, trikarboksyylihaposta ja polyolista sekä määrittää tapahtuneiden kemiallisten reaktioiden taso. Aterimien valmistusprosessi on yksinkertainen: selluloosa-arkit upotetaan trikarboksyylihappo-polyoliliuokseen, minkä jälkeen arkit lämpökäsitellään. Lämpökäsittelyn seurauksena muodostuu esterisidosverkostoja, jotka tekevät aterimista kovia, mutta joustavia. Työn tarkoituksena on optimoida trikarboksyylihapon ja polyolin suhteelliset osuudet niin, että esterisidoksista muodostuisi tiivis verkosto, mutta trikarboksyylihappoa ei jäisi reagoimattomana jäljelle. Esterisidosten muodostusta mitattiin FTIR-spektroskopialla. Optimaalinen trikarboksyylihapon ja polyolin suhde oli näytteessä 6. FTIR-spektrissä esterisidoksia kuvastaneen absorptiopiikin aaltoluku oli 1733 cm-1. Kyseisen piikin intensiteetti oli visuaalisesti arvioituna selkeästi suurin. Kaikkien näytteiden aaltoluku asettui hieman odottamattomasti noin 1730 cm-1 läheisyyteen, eikä odotusten vastaisesti sitruunahappoa eniten sisältäneiden näytteiden aaltoluvut juurikaan eronneet muista. Näytteessä 6 kaikki yhdisteet olivat kuitenkin tavoitteiden mukaisesti sitoutuneet toisiinsa, eikä tuotteeseen jäänyt ylimääräistä reagoimatonta trikarboksyylihappoa. Tämä varmistettiin liuotustestillä, jossa ei havaittu yhdisteiden liukenemista tuotteesta nesteeseen. Työn lopputuloksena oli tuote, joka vastaa nykyhetken vaatimuksia olemalla biohajoava ja ympäristöystävällinen.

Grantor dc:publisher

Helsingin yliopisto

Year dc:date.issued

2023

Author dc:creator

• Haaranen, Jemina

Contributors dc:contributor

• Helsingin yliopisto, Maatalous-metsätieteellinen tiedekunta
• University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry
• Helsingfors universitet, Agrikultur- och forstvetenskapliga fakulteten

Language dc:language.iso

fin

Identifier URI

URN:NBN:fi:hulib-202402131291

OAI identifier oai:identifier

oai:helda.helsinki.fi:10138/573224