Integrated use of food industry waste and packaging to create biodegradable polymeric materials | Комплексное использование отходов пищевой промышленности и упаковки для создания биоразлагаемых полимерных материалов

English. The properties of filled biodegradable polymeric compositions (PC), prepared using sonication with frequency of 22 KHz and intensity of 800 W/cm3 on their melts, were studied. Filled PC, consisting of polyethylene – 68%, filler (beet pulp, rice husk or ground cacao husks) – 30%, and bentonite – 2%, were studied by composting and water absorption for biodegradability. The degree of biodegradation of filled PC was assessed by changes in physical and mechanical properties: breaking strength when stretching, which was 7-8 or 4-6 mPas in variants with ultrasonic processing and without it, and elongation when breaking (22-27% and 11-15% respectively). The study of strength characteristics of the PC treated with ultrasound for one month of composting showed decrease in characteristics by 40–50 %, and of those not treated - by 20–25%. Increasing the time of composting to 6 months led to the formation of visible defects on the surface, the fragility of the samples of filled material and the partial disintegration into small fragments. After 12 months of composting all compositions treated with ultrasound were completely degraded. It is concluded that ultrasonic treatment of the PC melts, filled with wastes of food production, results in the biodegradable polymer materials with an accelerated period of degradation and also improves the strength characteristics of the PC by more even distribution of the filler in polyethylene. Getting into the environment, such PC quickly absorb water, which simplifies access to them for microorganisms-decomposers.

Russian. Исследовали свойства наполненных биоразлагаемых полимерных композиций (ПК), полученных при воздействии на их расплавы ультразвука частотой 22 КГц и интенсивностью 800 Вт/см3. Наполненные ПК, состоящие из 68% полиэтилена, 30% наполнителя (свекловичный жом, или рисовая лузга, или какаовелла) и 2% бентонита, исследовались методами компостирования и водопоглощения на способность к биоразложению. Степень биоразложения наполненных ПК оценивали по изменению физико-механических свойств: разрушающему напряжению при растяжении, которое составляло 7-8 или 4-6 МПа в вариантах с ультразвуковой обработкой и без нее, и относительному удлинению при разрыве (22-27 и 11-15% соответственно). Исследование деформационно-прочностных характеристик обработанных ультразвуком ПК в течение 1 месяца компостирования показали снижение показателей на 40–50%, а не обработанных - на 20–25%. Увеличение продолжительности компостирования до 6 мес. приводило к образованию на поверхности видимых дефектов, хрупкости образцов наполненного материала и частичный распад на мелкие фрагменты. После 12 мес. компостирования все композиции, обработанные ультразвуком, были разложены полностью. Сделан вывод, что ультразвуковая обработка расплавов ПК, наполненных отходами пищевых производств, приводит к созданию биоразлагаемых полимерных материалов с ускоренным сроком разложения, а также улучшает деформационно-прочностные свойства ПК за счет более равномерного распределения наполнителя в полиэтилене. Попадая в окружающую среду, такие ПК быстро поглощают воду, что облегчает доступ к ним микроорганизмов-деструкторов.