Fibre de bambou + bagasse ! Faites de la vaisselle biodégradable parfaite : faible coût, haute résistance, hydrophobe et résistant à l'huile, se dégrade à moitié en 2 mois.

La vaisselle jetable a apporté de la commodité à la vie des gens, en particulier avec le développement de l'industrie de la livraison de nourriture, le nombre de vaisselle jetable consommée par les gens a grimpé en flèche. Les plateformes de plats à emporter en ligne de notre pays sont dominées par certains groupes et certains affamés. Une organisation de protection de l'environnement a réalisé une statistique sur la quantité de vaisselle jetable consommée par celle-ci. Elle a constaté qu'en moyenne 3,27 vaisselles jetables en plastique seront consommées par commande, alors ces plateformes en consommeront près de 80 millions par jour, sans compter la consommation des autres plateformes et du point de restauration traditionnel. Dans le monde, 16 milliards de tasses à café jetables sont consommées chaque année et 1 milliard de pailles en plastique sont jetées chaque jour.

Des fibres de bambou et de la bagasse sont tissées dans de la vaisselle jetable

Figure 1. (A) Schéma de principe de la fabrication de vaisselle jetable à partir de pétrole ; (B) Illustration schématique de la production de vaisselle biodégradable à l'aide de bagasse et de fibres de bambou.

La moitié se dégrade en 60 jours

FIGUE. 2. (AB) Images microscopiques optiques de fibres mixtes à différents grossissements ; (Cf) Images SEM de la surface de la vaisselle à différents grossissements ; (G) Biodégradabilité de la vaisselle en fibres mélangées par rapport à la vaisselle en plastique (H).

En utilisant la microscopie électronique, les chercheurs ont découvert que la fusion de la lignine dans les fibres pressées à chaud et la liaison hydrogène entre la cellulose lient étroitement les fibres, formant un réseau 3D qui améliore la résistance à l'eau et la résistance.

Pour étudier la biodégradabilité de la vaisselle, les chercheurs les ont enterrés dans le sol et ont régulièrement vérifié les changements de forme et de poids. Il a été constaté que des champignons jaunes apparaissaient à la surface de la vaisselle après 20 jours d'enrobage, commençaient à se déformer après 30 à 45 jours, perdaient complètement leur forme et disparaissaient progressivement après 60 jours. Et le poids de la tasse est passé de 7,99 g à 4,18 g après 60 jours, presque réduit de moitié. En revanche, l'apparence et la forme de la vaisselle en polystyrène (PS) n'ont pas changé après 60 jours.

La teneur en Pb n'est que de 1/8 de la norme

Figure 3. TENEUR EN MÉTAUX lourds et résistance à l'huile de la vaisselle en fibres mélangées. (A) Comparaison de la teneur en métaux lourds dans la vaisselle ; (BC) résistance à l'huile de la vaisselle ; (DE) Angle de contact et absorption d'eau de la vaisselle.

Puisqu'il est utilisé comme vaisselle, il faut d'abord s'assurer de son innocuité, en particulier des métaux lourds, comme l'As Pb et la teneur en As ne peut pas dépasser la norme. Selon le règlement européen sur les matériaux en contact avec les aliments (CE) n° 1935/2004 et la norme nationale chinoise de sécurité alimentaire (papiers et cartons en contact avec les aliments et leurs produits) GB 4806.8-2016,23,24, la teneur en Pb et en As doit être moins de 3,0 mg/kg et 1,0 mg/kg, respectivement. La spectrométrie d'émission à plasma à couplage inductif (ICP-OES) a été utilisée pour analyser les teneurs en Pb et As dans la vaisselle en fibres mélangées. Il a été constaté que la teneur en Pb était de 0,3633 mg/kg, soit seulement 1/8 de la valeur standard, et aucun As n'a été détecté.

En tant que vaisselle, la résistance à l'huile et à l'eau est également essentielle. L'angle de contact de la vaisselle en fibres mélangées avec l'eau a atteint 127°, l'angle de contact de la pâte à mouler en fibres secondaires SFMP et du papier filtre avec l'eau était de 0°, et la vaisselle commerciale en bagasse était de 93°. Le matériau à fibres mélangées a montré une excellente hydrophobicité. De plus, l'absorption d'eau de la vaisselle en fibres mélangées n'était que de 59,4 %, tandis que celle de la vaisselle commerciale en bagasse était de 77,5 %, le papier filtre de 149,2 % et le SFMP de 310 %. Cette faible absorption d'eau était due à l'hydrophobicité élevée et à la structure compacte des fibres mélangées.

Pour évaluer la résistance à l'huile de la vaisselle, les chercheurs ont effectué une analyse selon la norme 559pM-96 de l'Association technique de l'industrie des pâtes et papiers (TAPPI) et ont constaté que la vaisselle en fibres mélangées avait une résistance à l'huile de niveau 6, bien supérieure à celle de SFMP (niveau 1), de vaisselle commerciale en bagasse (niveau 4) et de papier filtre (niveau 1), présentant une excellente résistance à l'huile

Il supporte jusqu'à 380 fois son propre poids

Figure 4. Propriétés mécaniques de la vaisselle en fibres mélangées.

Les propriétés mécaniques de la vaisselle en fibres mélangées et en PS ont été comparées. La résistance à la traction était de 35,0 MPa, au moins deux fois supérieure à celle du gobelet en plastique PS (15,6 MPa), et le module de Young était de 3,25 GPa, bien supérieur à celui du gobelet en plastique PS (1,40 GPa). Une tasse de papier à fibres mélangées de 7,9 grammes peut supporter un poids de 3 kilogrammes tout en conservant sa forme, soit 380 fois son propre poids.

Les émissions de dioxyde de carbone sont 97 % inférieures à celles du plastique

Les chercheurs ont estimé la quantité de dioxyde de carbone émise lors de la production de vaisselle en fibres mélangées. Il est rapporté que les émissions de dioxyde de carbone de la production de 1 kg de plastique PS moussant sont de 7,36 kg ; Selon Pro-Carton, l'Association européenne des fabricants de cartons, les émissions liées à la production de 1 kg de produits en pâte moulée sont de 0,22 kg. Par conséquent, l'émission de CO2 de la vaisselle en fibres mélangées moulées est inférieure de 97 % à celle de la vaisselle en PS et de 65 % inférieure à celle de la vaisselle en papier et en plastique PLA.

Le coût est proche des couverts PS

En plus de bonnes performances, les matériaux bon marché sont rois. En utilisant les statistiques du site Web Plastics Insight-Market Intelligence, les chercheurs ont découvert que la vaisselle en fibres mélangées coûtait 2 333 $ / tonne, la moitié de celle du PLA (4 750 $ / tonne) et près du PS (2 177 $ / tonne).

Conclusion : Une vaisselle en fibre hybride avec peu de défauts

Figure 5. Comparaison des avantages de la vaisselle en fibres mélangées avec d'autres matériaux

Afin de résoudre le problème de plus en plus grave de la "pollution blanche", le groupe de recherche de Zhu Hongli à l'Université du Nord-Est aux États-Unis a traité la fibre de bambou et la fibre de bagasse en mélangeant → pressage à froid → pressage à chaud, et a préparé une vaisselle à dégradation rapide, qui n'a besoin que de 60 jours pour dégrader 48 %. La teneur en plomb de la vaisselle était de 0,3633 mg/kg, soit seulement 1/8 de la norme. Excellente résistance à l'eau et à l'huile ; La résistance à la traction est de 35,0 MPa et le module de Young est de 3,25 GPa, ce qui est beaucoup plus élevé que le gobelet en plastique PS. L'émission de CO2 de la production de 1 kg de produits est de 0,22 kg, 97 % inférieure à celle de la vaisselle en PS, et le coût n'est que de 2 333 $/tonne, ce qui est proche de celui de la vaisselle en PS (2 177 $/tonne). De la sécurité, l'odeur, les émissions de CO2, le coût, la biodégradation,

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