Беглова Надежда
Челябинская область, г. Челябинск
МБОУ "СОШ № 68 г. Челябинска", 6 класс
ИССЛЕДОВАНИЕ РЫБЬИХ (ЧЕШУИ) И ПУХОПЕРЬЕВЫХ ОТХОДОВ КАК АЛЬТЕРНАТИВНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИОРАЗЛАГАЕМОЙ ПЛЕНКИ
6
Научный руководитель: Рудакова Татьяна Михайловна, Челябинская область, г. Челябинск, МБОУ «СОШ № 68 г. Челябинска», учитель химии и биологии
3
Пз
Надежда Беглова
63
Пз
ИССЛЕДОВАНИЕ РЫБЬИХ (ЧЕШУИ) И ПУХОПЕРЬЕВЫХ ОТХОДОВ КАК АЛЬТЕРНАТИВНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИОРАЗЛАГАЕМОЙ ПЛЕНКИ
Актуальность
Одним из направлений развития «зеленых» технологий является использование отходов для создания биополимера, обладающего дополнительным преимуществом биоразлагаемости в условиях окружающей среды. Студентка из Британии Люси Хьюз нашла инновационное решение: она изобрела полностью биоразлагаемый материал, созданный из рыбьей чешуи и кожи, а также красных водорослей. Хотелось бы получить нечто подобное, ведь мой дедушка – заядлый рыбак, и много чешуи выбрасывается после чистки рыбы.

Проблема «куриных выбросов» является для Челябинской области системной и давней, ведь наш регион – один из лидеров в стране по выращиванию бройлеров. Однако прорыв в этой области обострил проблему – объем отходов также значительно вырос. Работа только по традиционной технологии утилизации отходов (компостирование, перепревание) не дает необходимого эффекта с точки зрения безопасности для окружающей среды и комфорта для населения ближайших территорий. Среди негативных последствий развития этой отрасли можно выделить несанкционированные сбросы пухоперьевых отходов в местные реки, неприятный запах, полчища насекомых, а также выведение из строя системы очистных сооружений, что мы и наблюдаем в нашем регионе. Жители близлежащих поселков жалуются на скопившиеся отходы птицеводства в виде куриного пера, а ведь в его составе белок, который можно использовать в производстве биоразлагаемой пленки.
Цель проекта
Получение биоразлагаемой пленки из рыбьих (чешуи) и перопуховых отходов, а также исследование ее свойств.
Задачи
  1. Провести анализ различных литературных данных по изучаемой проблеме;
  2. Выбрать объект и методы исследования;
  3. Подобрать методику проведения лабораторного исследования (способ получения пленки) и провести эксперимент;
  4. Проанализировать результаты опытов.
Белок коллаген как основа для производства биоразлагаемых пленок
Коллаген – это один из главных животных белков для получения съедобных пленок, который после денатурации превращается в клейкий и упругий желатин. У рыб коллаген преобладает в чешуе, шкуре, костях. В последнее время перспективным сырьем для получения желатина являются коллагенсодержащие вторичные рыбные ресурсы. Интерес к рыбному коллагену значительно вырос в связи с опасностью использования коллагена животного происхождения, добываемого из шкур крупного рогатого скота. Интенсивное распространение губчатой энцефалопатии крупного рогатого скота, а также увеличение случаев возникновения пищевой аллергии при употреблении животного коллагена привело к снижению объемов производства этого белка и поиску альтернативных источников коллагена. Рыбный коллаген, по мнению исследователей, гипоаллергенен, так как на 96% идентичен человеческому и практически полностью усваивается нашим организмом. Рыбный коллаген в нашей стране никем не производится, а отходы рыбного производства идут для производства удобрений (кости), либо выкидываются (чешуя).
Белок кератин как основа для производства биоразлагаемых пленок
Согласно статистике, ежегодно образуется около 5 млн. тонн отходов птицеводства, поскольку продукция данной отрасли остается широко востребованной. Почти 50% белков содержится в перопуховом сырье среди отходов потрошения птиц. В пере находится в основном белок – кератин – это семейство фибриллярных белков, отличается высокой устойчивостью к воздействию различных реагентов, света, нагреванию, не расщепляется ферментами пищеварительных соков человека, животных и птицы, практически неусвояем, поэтому способы переработки кератинсодержащего сырья направлены на то, чтобы перевести кератин из неусвояемой в усвояемою форму.
Получение биоразлагаемых пленок на основе рыбьей чешуи и пухоперьевых отходов
Наиболее применимыми для выделения коллагена/кератина в настоящее время являются методы химического (щелочного, щелочно-солевого, кислотного) и ферментативного гидролиза. В данной работе использовали щелочной способ получения коллагенового гидролизата рыбьей чешуи в связи с высокой ценой на ферменты (кроме того, они сами являются белками, и отделить их от коллагена после гидролиза достаточно проблематично) и преимуществом по вкусу и запаху конечного продукта перед кислотным гидролизом (как пишут литературные источники информации).

Технология «выжимки» рыбного желатина и гидролизата кератина из куриного пера состоит из нескольких этапов, которые в лабораторных условиях занимают около двух дней. За время подготовки готового продукта будущий ихтиожелатин/гидролизат кератина прошел через промывку сырья (отходов), обработку щелочью, нейтрализацию полученного гидролизата кислотой, фильтрацию, сушку, а затем участвовал вместе с различными пластификаторами в разных пропорциях в составлении смеси компонентов для изготовления биоразлагаемой пленки. Различное содержание платификаторов и структурообразователя в составе пленкообразующей смеси дает возможность регулировать свойства пленок в зависимости от их применения. Оптимальными свойствами обладала пленка на основе ихтиожелатина с содержанием глицерина 30-40% и на основе кератина пера с добавлением каррагинана (в количестве 1%). Если при изготовлении пленки используется большое количество пластификатора, то влагобарьерные и механические свойства пленки ухудшаются. Все полученные пленки биодеградировали в почве. Наиболее устойчивыми к агрессивным средам оказались пленки на основе куриного пера.
Значимость и прикладная ценность работы
  1. Используя вторичный сырьевой ресурс для производства биоразлагаемой пленки, можно сократить расходы нефти – главного источника получения пластика;
  2. Биоразлагаемая упаковка разлагается в короткие сроки с образованием безопасных веществ для окружающей среды;
  3. Решается проблема утилизации рыбьих отходов (чешуи) и пухоперьевых с птицефабрик (а также, отчасти, проблема накопления парниковых газов).
Перспективы
Оценить данную технологию получения биопластика можно будет только после изготовления большого количества биополимера, а также после экономического расчета стоимости такого производства. Потенциал развития этого направления огромен. Но, несмотря на это, биоразлагаемые пленки в ближайшем будущем смогут занять только небольшую часть рынка полимеров. Причиной этого является цена. Хотя технологии по получению биоразлагаемых упаковок активно развиваются в Китае, США, Японии, а вот в России поиск этих технологий существенно затруднен, так как разработка новых технологий – это удовольствие недешевое, да и нефти в стране пока хватает.

Расписание работы автора проекта
14 апреля, чт
Диалог с экспертами
Ответы на вопросы
12:00
12:20

13:35 - 13:45

Богатырев Л.Г.
Дядькина С.Е.
14 апреля, чт
12:40
13:00
13:20
Алексанян Д.Р.
Войтехов М.Я.
Нежданова А.В.

Задайте вопрос автору проекта
Обязанность отвечать на заданные вопросы остается полностью на участнике. Организаторы форума не несут ответственности за сроки получения ответа.
Заполняя данную форму Вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности сайта.
Пообщайтесь с автором в режиме реального времени
Вы можете посмотреть диалог с экспертом и задать вопросы автору в форме вебинара.
Расписание сессий приведено выше