Біопластик, вироблений з конопляних відходів, є потенційною еко-альтернативою для пакувальних плівок. Дослідження показує, що біокомпозити (матеріали, що складаються з двох або більше компонентів, де принаймні один є біологічного походження) на рослинній основі покращили ефективність використання ресурсів та додали цінності відходів біомаси.
Дослідження припускає, що біокомпозити на основі конопляної костриці (внутрішньої дерев’янистої частини стебла конопель) можуть бути життєздатною альтернативою пластику на основі викопного палива та забезпечити екологічно стійкий варіант пакування.
Матеріал, який зазвичай відкидається на користь комерційно привабливіших конопляних волокон, показав перспективність у корейському дослідженні для створення пакувальних плівок з меншим вуглецевим слідом.
Дослідники виготовили мікроволокна конопляної костриці шляхом сухого та мокрого подрібнення з подальшою мікрофібриляцією (процесом розщеплення волокон на дрібніші фібрили). Було протестовано два прототипи продуктів. По-перше, пакувальні плівки, змішані з полімолочною кислотою (ПЛА — біорозкладний поліестер), а по-друге, мульчувальні плівки, змішані з термопластиком на основі крохмалю (ТПК — біорозкладний полімер) та полі(бутиленадипат-ко-терефталатом) (ПБАТ — біорозкладний кополіестер).
Додавання конопляного мікроволокна покращило експлуатаційні характеристики. Міцність на розрив зросла приблизно на 20 відсотків для пакувальних плівок та на 33 відсотки для мульчувальних плівок порівняно з еталонними матеріалами.
У виробництві цих біокомпозитів, «збільшення частки конопляного мікроволокна та включення більшої кількості біополіестерів під час виробництва може ще більше збільшити економію вуглецю, зменшуючи до 4,25 кг CO2 на 1 кг мульчувальної плівки в оптимізованих рецептурах». Крім того, дослідження показало, що обраний тип обробки під час виробництва значно впливав на кінцевий вуглецевий слід біокомпозитів.
Під час сушіння мікроволокон сушіння в печі було більш стійким, ніж розпилювальне сушіння, «головним чином тому, що розпилювальне сушіння вимагало спалювання вугілля та більшої потреби в електроенергії».
Крім того, Поведа-Хіральдо (Poveda-Giraldo) та співавтори провели оцінку життєвого циклу (ОЖЦ) для встановлення наскрізної життєздатності цих біокомпозитів на рослинній основі. Вони оцінили чотири сценарії: «спалювання з рекуперацією енергії, спалювання без рекуперації енергії, промислове компостування та анаеробне зброджування (процес розкладання органічних речовин мікроорганізмами за відсутності кисню), використовуючи полігон як еталонний сценарій».
«Анаеробне зброджування пом’якшило приблизно 6,1 кг викидів CO2 на кожен 1 кг обробленої мульчувальної плівки, порівняно з поточною практикою поводження з відходами».
Анаеробне зброджування «генерувало найнижчий потенціал глобального потепління, оскільки біогаз, вироблений під час зброджування, міг бути перетворений на електроенергію, тоді як залишковий дигестат (залишок після анаеробного зброджування) міг бути використаний як кондиціонер ґрунту». Цей підхід «пом’якшив приблизно 6,1 кг викидів CO2 на кожен 1 кг обробленої мульчувальної плівки» порівняно з поточною практикою поводження з відходами.
«Промислове компостування також показало кращі результати, ніж спалювання, але термічна обробка вивільняла значно вищі прямі викиди вуглецю, незважаючи на рекуперацію електроенергії».
Таким чином, біокомпозити на основі конопляної костриці є екологічно конкурентоспроможними з пластиками на основі нафти, якщо їх поєднувати з відповідними стратегіями утилізації, згідно з Поведа-Хіральдо та співавторами, підтримуючи виробництво пакувальних плівок з меншим вуглецевим слідом. Дослідження було опубліковано в Journal of Bioresources and Bioproducts.