Разработка технологии получения биоразлагаемой посуды тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Николаев Евгений Михайлович

• Николаев Евгений Михайлович
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Николаев Евгений Михайлович

Реферат

Synopsis

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Анализ проблемы и задачи исследования

1.1 Проблемы применения пластиковой и биоразлагаемой посуды

1.2 Оценка рынка биоразлагаемых материалов

1.3 Нормативное определение биоразлагаемости и компостируемости

1.4 Проблемы образования и критерии использования вторичного растительного сырья в производстве биокомпозитов

1.5 Анализ существующих технологий переработки рисовой шелухи, рецептуры и технологии производства биоразлагаемых материалов и посуды из вторичного растительного сырья

1.6 Обзор существующих биоразлагаемых полимеров

1.7 Анализ международного и российского опыта компостирования пищевых отходов и биоразлагаемых материалов

1.8 Анализ микробного сообщества при разложении биокомпозитного материала

1.9 Схема научного исследования

ГЛАВА 2. Схема, объекты и методы исследований

2.1 Общая схема экспериментального исследования

2.2 Объекты исследования

2.3 Методы исследования

2.4 Методы получения композиционного материала

2.5 Методы получения биоразлагаемой посуды из композиционного материала

2.5.1 Исследование механической прочности биоразлагаемой посуды

2.5.2 Исследование процесса компостирования

ГЛАВА 3. Результаты и обсуждения

3.1 Выбор сырья для разработки биокомпозита

3.2 Разработка технологии получения одноразовой посуды

3.3 Исследование эксплуатационных характеристик разработанной одноразовой биоразлагаемой посуды

3.4 Разработка технологической документации и рекомендаций по утилизации биоразлагаемой посуды методом компостирования в стандартизированных условиях

ГЛАВА 4. Расчет затрат на изготовление опытной партии биоразлагаемой посуды

4.1 Расход сырья на изготовление партии изделий

4.2 Расчет затрат на сырье

4.3 Расчет затрат на производство

4.4 Расчет итоговых затрат на изготовление партии изделий

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Титульный лист технических условий

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Титуальный лист технологической инструкции

ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт внедрения результатов диссертационной работы

в учебный процесс

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Тексты публикаций

Реферат

Актуальность работы. В современном мире остро стоит проблема загрязнения окружающей среды пластиковыми отходами. Низкая скорость разложения приводит к накоплению синтетических полимеров в экосистемах. Ежегодно в мире производится около 400 млн тонн пластиковых изделий. По прогнозам экспертов, к 2050 году производство пластика может удвоиться, что значительно усугубит экологическую ситуацию.

Основными проблемами, связанными с пластиковыми отходами, являются низкий уровень их переработки, длительный период разложения и токсичность при утилизации. Процесс сжигания пластиковых отходов приводит к выбросам опасных соединений, таких как диоксины, а механическая переработка требует значительных энергетических затрат.

Особую экологическую опасность представляют одноразовые пластиковые изделия - упаковка, посуда, гигиенические товары, на которые приходится значительная доля отходов. В этой связи биоразлагаемые полимеры рассматриваются как перспективная альтернатива традиционным пластикам. Их основные преимущества включают возобновляемость сырья, снижение углеродного следа и возможность биологического разложения.

Однако широкое внедрение биополимеров сталкивается с рядом серьезных ограничений: высокой себестоимостью по сравнению с нефтехимическими аналогами, недостаточными показателями механической прочности и термостойкости, а также проблемами со стандартизацией и сертификацией, практикой гринвошинга (дезинформация относительно экологичности продукции).

В России предпринимаются активные шаги по решению проблемы пластикового загрязнения в рамках федерального проекта «Экономика замкнутого цикла», который реализуется с 2025 года. Ключевыми мерами этого проекта являются введение запрета на одноразовый пластик, стимулирование переработки отходов и развитие инфраструктуры для сбора и утилизации отходов.

Важным направлением рассматривается замена традиционной пластиковой упаковки на биоразлагаемые материалы, бумагу и стекло. Особый интерес представляет использование местного вторичного сырья, такого как рисовая шелуха, образование которой в России достигают 240 тысяч тонн в год. Это позволило бы не только решить проблему утилизации сельскохозяйственных отходов растениеводства, но и создать новые производственные цепочки.

Для успешного перехода к биоразлагаемым полимерам необходимо обеспечить решение нескольких ключевых задач. Во-первых, требуется дальнейшее совершенствование технологий производства биопластиков для улучшения их эксплуатационных характеристик, с использованием вторичных материальных ресурсов. Во-вторых, важную роль играет государственное регулирование, включающее как запретительные меры в отношении неэкологичной упаковки, так и меры поддержки производителей. В-третьих, необходимо развитие перерабатывающей отрасли и создание замкнутых производственных циклов.

Несмотря на существующие технологические и экономические барьеры, биополимеры и биокомпозиты остаются стратегически важным направлением в борьбе с пластиковым загрязнением в соответствии с Национальным проектом «Технологическое обеспечение биоэкономики». Их развитие соответствует глобальным трендам устойчивого развития и принципам экономики замкнутого цикла.

Степень разработанности темы исследования.

Фундаментальные исследования в области изучения отходов АПК и пищевых производств, в том числе лузги различных круп, для создания биоразлагаемых полимерных композиций и изделий из них, в том числе упаковочных, способов их получения, изучения эксплуатационных свойств и способности к биоразложению внесли Колпакова В.В., Панкратов Г.Н., Чевокин А.А., Гаврилов А.М., Скобельская З.Г., Семенов Г.В., Ананьев В.В.,

Кирш И.А., Лукин Н.Д., Костенко В.Г., Кандроков Р.Х., Суворов О.А., Чалых Т.И., Пехташева Е.Л., Филинская Ю. А., Помогова Д.А. и другие.

Значительный вклад в области использования вторичных материальных ресурсов растениеводства и крахмалсодержащего сырья в создании композитов внесли Подденежный Е.Н., Дробышевская Н.Е., Бойко А.А., Шаповалов В.М., Кузьмин А.М., Дробышевский Н.С., Павленок А.В., Давыдова О.В. и другие.

Международные исследования рецептур и способов получения биоразлагаемых материалов крахмал- и целлюлозосодержащих составов зарубежных авторов включают статьи Gupta A. et al.

Разработка рецептур с использованием отходов крупяных производств и крахмала с применением метода термопрессования представлены в работах Olt J. et al. Методом прессования из растительных отходов также получают биоразлагаемую посуду в работах Rane S., Thakker D. S.

В работах Laftah W. A., Wan Abdul Rahman W. A. исследуются использование отходов растениеводства, в частности рисовой шелухи, в качестве армирующего наполнителя в матрицах полимеров.

Проблематика исследования биоразлагаемой посуды широко представлена и давно изучается, специалисты сходятся во мнении, что получение композитов с растительными отходами и пластиками позволяют получать материал с нужными качественными характеристиками. При этом недостаточно исследований, посвященных технологии получения компостируемых биоразлагаемых материалов.

Цель диссертационной работы состоит в разработке технологии биоразлагаемой посуды с использованием рисовой шелухи.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Обосновать выбор сырья и разработать рецептуру биоразлагаемого композиционного материала.

2. Определить способ получения композиционного материала для биоразлагаемой посуды.

3. Разработать технологию одноразовой посуды из биоразлагаемого композиционного материала с ламинированием контактной поверхности.

4. Исследовать эксплуатационные характеристики разработанной одноразовой биоразлагаемой посуды и способность компостирования в лабораторных условиях.

5. Представить рекомендации по утилизации биоразлагаемой посуды методом компостирования в стандартизированных условиях.

6. Разработать технологическую документацию - технические условия (ТУ) и технологическую инструкцию (ТИ).

7. Произвести расчет затрат на производство опытной партии биоразлагаемой посуды.

Объекты исследования - композиционные материалы из компостируемых вторичных растительных сырьевых ресурсов (рисовая шелуха, ячменные отруби, пшеничная мучка) и биоразлагаемого термопласта (полилактида) для разработки технологии получения биоразлагаемой посуды.

Предмет исследования - закономерности процессов производства и переработки композиционных материалов из компостируемых вторичных растительных сырьевых ресурсов (рисовой шелухи, ячменных отрубей, пшеничной мучки) и биоразлагаемого термопласта (полилактида) для разработки технологии получения биоразлагаемой посуды.

Методы исследования:

Общие характеристики биоразлагаемой посуды - органолептический контроль, стойкостью к горячей воде, химическая стойкость (ГОСТ Р 5096296), влажность (ГОСТ Р ИСО 11465-2011).

Физико-механические характеристики биоразлагаемых тарелок -прочность на разрыв и величину относительного удлинения биокомпозита (ГОСТ 11262-2017 (ISO 527-2:2012)), прочность биоразлагаемой посуды на изгиб (EN 310:1993).

Санитарно-эпидемиологическим показатели биоразлагаемых тарелок -выявление бактерий Listeria monocytogenes и других видов Listeria (Listeria spp.) (ГОСТ 32031-2022), выявление и определения количества бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий) (ГОСТ 31747-2012), выявление бактерий рода Salmonella (ГОСТ 31659-2012 (ISO 6579:2002)).

Способность биоразложения полученной биоразлагаемой посуды - в соответствии с ГОСТ Р ИСО

Определение содержания общего углерода в биоразлагаемой посуде - в соответствии с ГОСТ ISO

Содержание тяжелых металлов - методом РФА (СанПиН 1.2.3685-21).

Для разработки материала и посуды разработаны оригинальный термопресс и пресс-форма, для исследования биоразлагаемости материала по ГОСТ Р ИСО 14855-2-2024 - установка для оценки степени деградации биокомпозита.

Научная новизна работы:

1. Научно и практически установлено, что для создания биоразлагаемых композиционных материалов необходимо в качестве тонкодисперсного структурообразующего наполнителя использовать рисовую шелуху;

2. Выявлено, что композиционные материалы на основе рисовой шелухи обладают комплексом прочностных характеристик и минимальной гигроскопичностью;

3. Разработан и апробирован метод термопрессования для получения ламинированных биоразлагаемых композиционных материалов, обеспечивающий повышение их механической прочности и биодеградации за счет оптимизации режимов переработки;

4. Определены и стандартизированы показатели качества биоразлагаемой посуды, включающие органолептический контроль, стойкость к горячей воде, химическую стойкость, санитарно-эпидемиологические показатели и наличие тяжелых металлов.

Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в комплексной оценке результатов исследования вторичных растительных ресурсов. Это позволило разработать технологию получения биоразлагаемой одноразовой посуды из вторичных сырьевых ресурсов крупяного производства (рисовой шелухи) методом термопрессования, обеспечивая необходимые прочностные характеристики и способность к биоразложению методом аэробного компостирования, реализуя комплексный подход к переработке ценного растительного ресурса.

Практическая значимость работы представляют:

- Разработанная рецептура биоразлагаемого композиционного материала на основе рисовой шелухи и крахмала;

- Разработанная технология получения одноразовой биоразлагаемой посуды из композиционного материала с ламинированием полилактидом, применение которого позволит заменить изделия из неперерабатываемых материалов, а также увеличить долю утилизируемой посуды;

- Определенные показатели качества вновь разработанной биоразлагаемой посуды;

- Разработанная технологическая документация - технические условия (ТУ) и технологическая инструкция (ТИ), которая позволит внедрить технологию получения биоразлагаемой посуды;

- Представленные рекомендации по способу утилизации одноразовой биоразлагаемой посуды методом аэробного компостирования в соответствии с принципами экономики замкнутого цикла, что повышает вовлечение вторичного растительного сырья в получение продукции с добавленной стоимостью.

Положения, выносимые на защиту:

1. Результаты исследования влияния наполнителей из вторичных ресурсов мукомольного и крупяного производства, входящих в состав

композиционного материала, на прочностные характеристики биоразлагаемой посуды;

2. Результаты исследования влияния термпопрессования на получение композиционного материала с требуемыми показателями для биоразлагаемой посуды;

3. Результаты исследования влияния давления, времени, температуры, способа загрузки материала, состава рецептурной смеси и геометрии пресс-формы на неламинированную заготовку биоразалагаемой посуды при термопрессовании;

4. Результаты разработки технологии одноразовой посуды из биоразлагаемого композиционного материала, включающей этапы смешивания, формования, прессования и ламинирования, обеспечивающие высокое качество продукции и воспроизводимость процесса;

5. Результаты разработки критериев качества разработанной биоразлагаемой посуды, включающие прочность на изгиб, органолептический контроль, стойкость к горячей воде и химическая стойкость, содержание тяжелых металлов, санитарно-эпидемиологическую безопасность, компостируемость;

6. Результаты исследования критериев эффективности утилизации биоразлагаемой посуды методом аэробного компостирования по ГОСТ Р ИСО 14855-2-2024, обеспечивающих разложение не менее 90% материала, и определения рациональных условий промышленного компостирования с рекомендациями инокуляции бактериями-деструкторами.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии получения биоразлагаемой посуды»

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы представлены и обсуждены на 7 Всероссийских и международных конференциях, конгрессах и научно-практических семинарах Университета ИТМО (Санкт-Петербург) в 2021 -2023 гг.; в том числе: на XI, XII, XIII Конгрессе молодых ученых; Ь1, Ь11, ЬШ Научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО (Санкт-

Петербург); 13-ая международная научная конференция "Biosystems Engineering 2023" (BSE 2023) (Тарту, Эстония, 2023 г.).

Результаты работы включены в отчеты по научно-исследовательским работам Университета ИТМО № 620147 «Получение вторичных сырьевых и энергетических ресурсов на основе принципов Циркулярной экономики» в 2020-2023 гг., № 623115 «Экобиотехнологии для предотвращения промышленного загрязнения» в 2023-2024 гг., а также документации по практико-ориентированной научно-исследовательской и опытно-конструкторской технологической работе Университета ИТМО № 422062 «Разработка технологии получения биоразлагаемых материалов и изучение свойств биодеградации» в 2022-2024 гг.

Достоверность научных достижений.

Достоверность полученных результатов обеспечивается комплексной доказательной базой, включающей воспроизводимость экспериментов, применение современных апробированных методик и корреляцию экспериментальных данных с теоретическими выводами. Статистическая обработка полученных экспериментальных результатов (вычисление средних значений, расчет случайных погрешностей с доверительной вероятностью 0,95) проведены с использованием программы Microsoft Excel.

Внедрение результатов работы.

Автором проведена разработка в рамках руководства ПО НИОКТР №422062 «Разработка технологии получения биоразлагаемых материалов и изучение свойств биодеградации» в 2022-2024 годах и ввод в эксплуатацию, в том числе в учебный процесс лаборатории факультета экотехнологий Университета ИТМО, технологического комплекса для получения биоразлагаемой посуды. Комплекс включает в себя оборудование, обеспечивающее исследование возможных рецептур и режимов получения биоразлагаемой посуды, в том числе термопресс и пресс-форму. Также была проведена разработка и введен в учебный процесс лабораторный комплекс для изучения свойств биодеградации материалов в лаборатории факультета

экотехнологий. Разработанные комплексы позволяют обеспечить полный цикл лабораторного производства биоразлагаемой посуды и исследования её биоразложения получаемых композиционных материалов и изделий из них.

Данное оборудование и технология биоразлагаемой посуды были использованы для проведения диссертационного исследования, а также для применения в учебном процессе факультета экотехнологий для проведения лабораторных практикумов и лабораторных исследований для подготовки выпускных квалификационных работ бакалавров и магистров по направлениям: 05.03.06 Экология и природопользование ОП «Экотехнологии и устойчивое развитие» и 18.04.02 Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии, 20.04.01 Техносферная безопасность ОП «Индустриальная экология/Industrial Ecology». Материалы диссертации включены в дисциплины «Биологическая трансформация веществ», «Основы экологической биотехнологии» и «Прикладная экобиотехнология» магистерской программы «Индустриальная экология» на факультете экотехнологий Университета ИТМО.

Публикации. Основные положения диссертации изложены в 12 публикациях, в том числе в статьях в изданиях, цитируемых в базах данных Web of Science, Scopus - 1, включенных в перечень ВАК при Минобрнауки России - 2, а также опубликованы 9 статей РИНЦ в иных изданиях. Результаты исследований были доложены и обсуждены на 10 конференциях и форумах различного уровня, включая международные.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 222 страницах, состоит из введения, 4 глав, заключения, 4 приложений, содержит 22 рисунка, 23 таблицы. Список литературы включает 266 источников, в том числе 202 - на иностранных языках.

Основное содержание работы

Во введении подробно рассматриваются ключевые аспекты исследования, включая выявление проблемы и ее актуальности, а также определение объекта и предмета изучения. Сформулированы цель и задачи работы, а также описаны применяемые методы. Также акцентируется внимание на научной новизне, а также теоретической и практической значимости проведенного исследования, выносимые на защиту научные положения.

В главе 1 представлен анализ состояния проблемы пластиковой и биоразлагаемой посуды - анализ проблематики использования пластиковой посуды, оценка рынка биоразлагаемых материалов, возобновляемость ресурсов в контексте устойчивого развития: экологические аспекты и углеродный баланс, нормативная характеристика биоразлагаемости и компостируемости, проблематика компостирования и перспективы компостируемой посуды в качестве решения проблемы утилизации отходов.

Также обсуждается использование вторичного растительного сырья в производстве биокомпозитов. Описаны проблемы образования вторичного растительного сырья, его классификация, структура образования в разных секторах АПК, в том числе в растениеводстве, а также проанализировано применение в различных сферах хозяйственной деятельности. На рисунке 1 представлена схема проведения исследования.

Анализ научной, технической и нормативной литературы

1 1 1 1

Проблема утилизации изделий из пластика Проблема утилизации отходов растениеводства -перспективное направление Проблема greenwashrng'a -недобросовестности производителей Импортозамещение и экологизация одноразовой посуды с возможностью компостирования с остатками пищи

i 1 1 1

Формулирование цели и задач исследования

1

Разработка технологии биоразлагаемой посуды с использованием вторичного растительного сырья крупяных и мукомольных производств

1 i 1 1

Вторичное растительное сырье: пшеничная мучка, рисовая шелуха, ячменная лузга Способы получения биоразлагаемого материала и посуды из него Анализ показателей качества разработанной посуды Исследование компостируемости разработанной посуды

Выбор сырья для разработки биокомпозита

__I _

Разработка рецептуры биоразлагаемого композиционного материала: подготовка армирующего наполнителя и матрицы, определение способа получения композиционного материала

1

Разработка технологии одноразовой посуды: подбор режимов прессования, разработка способа ламинирования контактной поверхности, технология получения одноразовой биоразлагаемой посуды

1

Исследование эксплуатационных характеристик разработанной одноразовой биоразлагаемой посуды: физико-механические свойства, потребительские свойства, санитарно-эпидемиологическая безопасность, комлостируемость

I

Разработка технологической документации на биоразлагаемуга посуду 1

Разработка рекомендаций по утилизации биоразлагаемой посуды методом компостирования в стандартизированных условиях

1

Расчет затрат на производство опытной партии биоразлагаемой посуды

Рисунок 1 - Схема проведения исследований

Проанализирован состав объектов исследования - пшеничной мучки, ячменной шелухи и рисовой шелухи. Отмечена перспектива использования рисовой шелухи в качестве армирующего наполнителя для рецептурной смеси биоразлагаемой посуды.

В главе также сформулированы критерии использования вторичных сырьевых ресурсов растениеводства для получения биокомпозита и представлен анализ существующих технологий переработки рисовой шелухи.

Отображенный обзор существующих рецептур и технологий биоразлагаемых материалов и посуды из вторичного растительного сырья. Обзор включает патентный поиск с классификацией используемых способов получения с применением: термопрессования, экструзии, формования при комнатной температуре и с применением конвекционной сушки. Проанализированы и представлены недостатки рассматриваемых способов. Составлена сравнительная таблица технологий получения биоразлагаемых материалов и изделий и представлен обзор существующих биоразлагаемых полимеров.

Рассмотрено совместное компостирование пищевых отходов и биоразлагаемых материалов. Представлен анализ международного опыта и технологических аспектов, технологические и нормативные аспекты компостирования, региональные модели, проблемы и перспективы совместного компостирования пищевых отходов и биоразлагаемой упаковки, а также предпосылки для создания инфраструктуры переработки пищевых отходов совместно с биоразлагаемыми материалами в России. Также в главе приведен анализ микробного сообщества при разложении биокомпозитного материала, выделены наиболее распространенные микроорганизмы-деструкторы для крахмала, целлюлозы и PLA, выделены универсальные деструкторы, изложены особенности микрофлоры для разложения полилактида.

В главе 2 представлены объекты и методы исследования, а также описана разработка рецептуры композиционного материала, определение метода получения композиционного материала и посуды из него, определение показателей качества биоразлагаемой посуды, исследование механической прочности биоразлагаемой посуды и процесса компостирования.

Объектами исследования были выбраны вторичные сырьевые ресурсы растениеводства - рисовая шелуха, ячменные отруби и пшеничная мучка, картофельный крахмал по ГОСТ Р 53876-2010, полилактид.

Рисовая шелуха, ячменные отруби и пшеничная мучка были получены после обработки зерна, выращенного в Краснодарском крае в 2021 году. Картофельный крахмал использовался покупной разных торговых марок. Был использован полилактид компании NatureWorks LLC, США марки Ingeo 4043D, который может быть использован для пищевых упаковочных материалов, согласно сертификату качества.

В процессе разработки технологии получения биоразлагаемой посуды разработаны: (1) рецептура композиционного материала, (2) технология получения композиционного материала и посуды из него, (3) требования показателей качества к биоразлагаемой посуде. Также проведены исследования показателей прочности биоразлагаемой посуды, процесса компостирования, описаны методы исследований.

Термопрессование рецептурной смеси проводили при помощи термопресса собственной разработки с возможностью достижения температуры греющих плит более 200 °С и конструкционно предельным давлением в 43,3 МПа (50 тонн) (рис. 2а). Рабочая температура составляла 120 °С при различных соотношениях компонентов рецептурной смеси, способах распределения материала по пресс-форме - загрузка шаровидным комком в центр пресс-формы и равномерное распределение рецептурной смеси, давлении от 0,87 МПа до 4,33 МПа (от 1 до 5 тонн) и частоте задавливания, указанных в таблице 2.

Для придания рецептурной смеси формы глубокой тарелки спроектирована и изготовлена пресс-форма собственной разработки (рис. 2б). Пресс-форма для глубокой тарелки более универсальна, благодаря высокому краю, в отличие от плоской тарелки. Материал пресс-формы - алюминий марки Д16Т. Диаметр тарелки - 180 мм, глубина - 38 мм.

Для проведения исследования по оценке степени компостируемости полученной биоразлагаемой посуды по ГОСТ Р ИСО 14855-2-2024 разработан лабораторный комплекс (рис. 2в). Комплекс позволяет воссоздать принцип анализа и порядок действий при исследовании процесса компостирования разработанной биоразлагаемой посуды, описанный в стандарте. Комплекс обеспечивает измерение степени аэробного биоразложения пластмасс в условиях компостирования, используя гравиметрический анализ выделяемого СО2.

б в

Рисунок 2 - а) Фотография термопресса собственной разработки, б) 3Э модель пресс-формы, в) Фотография комплекса по оценке степени биодеградации

а

В главе 3 отображены результаты исследования процесса получения биоразлагаемой посуды и её компостирования, а именно: выбор сырья для разработки биокомпозита, разработка рецептуры биоразлагаемого композиционного материала, разработка технологии одноразовой посуды, исследование эксплуатационных характеристик разработанной одноразовой посуды, разработка технологической документации на биоразлагаемую посуду и рекомендации по утилизации биоразлагаемой посуды методом компостирования в стандартизированных условиях.

На этапе разработки рецептуры биоразлагаемого композиционного материала были апробированы 12 составов, включающие рисовую шелуху, ячменные отруби, пшеничную мучку в разных соотношениях. Образцы получали методом ручной раскатки прижимным валом образца толщиной 1 мм с последующей конвекционной сушкой в течение 3 часов при температуре 65°С.

В результате проведенных исследований наилучший результат был продемонстрирован рецептурой №12 по сумме оценочных баллов - 7. В процессе исследования рисовая шелуха была выбрана наиболее рациональным наполнителем для матрицы, количество добавляемой воды было снижено, что оказало положительный эффект с увеличением пластичности и механической прочности, снизив остаточную гигроскопичность материала.

Для подтверждения физико-механических свойств биокомпозита были проведены испытания для определения прочности на разрыв и относительного удлинения полученных образцов. Результаты испытаний представлены в таблице 1. Результаты для материалов, образцы из которых не удалось подготовить в соответствии с методикой из-за их разрушения, не отображены.

Таблица 1 - Сравнительные характеристики и показатели прочности на разрыв и относительного удлинения материала__

№ Характеристики материала Прочность, МПа Отн. удлинение, %

1 Средняя влажность, хрупкость и эластичность, прилип к бумаге - -

2 Средняя влажность, хрупкость и эластичность 0,49±0,04 0,53±0,05

3 0,32±0,02 0,47±0,04

4 0,22±0,01 0,35±0,02

Продолжение таблицы

5 Высокая влажность и хрупкость, низкая эластичность - -

6

7

8

9

10 Низкая влажность и хрупкость, высокая эластичность 0,53±0,02 0,60±0,02

11 0,57±0,04 0,63±0,04

12 0,62±0,03 0,65±0,05

* При значениях «-» не удалось подготовить образец для испытаний из-за его разрушения

При получении компостируемого материала было выявлено, что образцы, в которых, в качестве основного наполнителя использовались ячменные отруби и пшеничная мучка, были более гигроскопичны, чем образцы с использованием рисовой шелухи. Материал с использованием ячменных отрубей не поддался вмешиванию, из-за чего его структура осталась неоднородная, а материал не подвергся гомогенизации с компонентами смеси и при отделении остался на подложке. Также было выявлено, что материалы с использованием ячменных отрубей, обладают повышенной гигроскопичностью, что отображено на рисунке 3б. Таким образом, опытным путем было выявлено и подтверждено, что использование рисовой шелухи в качестве основного армирующего наполнителя при производстве компостируемого биокомпозитного материала (рис. 3 а) наиболее рационально и актуально. На рисунке 3 представлены образцы, показатели прочности которых отображены в таблице 1.

а б

Рисунок 3 - Компостируемый материал: а) образец рецептуры №12, б) образец рецептуры №5

В результате проведенной серии опытов была составлена оптимизированная рецептура смеси для получения компостируемых материалов. В ходе лабораторных исследований было принято решение

отказаться от использования лимонной кислоты и глицерина в рецептуре для получения смеси из-за их влагоудерживающей способности в целях достижения ожидаемых физико-механических свойств конечного материала и снижения себестоимости.

Разработка технологии одноразовой посуды включала подбор режимов прессования и разработку способа ламинирования контактной поверхности. В результате была составлена технологическая схема.

Смешение компонентов проводили до однородности рецептурной смеси в пропорциях, указанных в таблице 2. Формование смеси в пресс-форме на термопрессе осуществляли при температуре 120°С. В процессе лабораторного исследования произведен подбор оптимальных параметров получения биокомпозитной заготовки - пропорции рецептурной смеси, форма загрузки материала в пресс-форму (равномерное распределение материала рассеиванием и загрузка комком), давление пресса и время прессования, результат представлен в таблице 2. Процесс термопрессования разбит на два этапа - первичное задавливание для формования тарелки из рецептурной смеси (форм.) и досушивание заготовки (досуш.). Прессование при досушивании заготовки осуществлялось через равные интервалы (интер.) времени.

Таблица 2 - Результаты оптимизации состава рецептурной смеси и технологических режимов __

№ Компоненты смеси, % Форма загрузки Условия

Р.Ш. Крахмал Вода Комок/ смесь Давление, МПа Зремя, мин

Форм. Досуш. Форм. Интер. Сумма

1 34,25 17,80 47,95 К 4,33 4,33 30 30 60

2 34,25 17,80 47,95 К 4,33 4,33 30 15 60

3 34,20 17,80 48,00 К 4,33 2,60 30 15 60

4 35,71 18,57 45,71 К 4,33 2,60 20 20 60

5 36,76 19,12 44,12 К 4,33 2,60 15 15 60

6 39,68 20,63 39,68 К 4,33 2,60 15 15 45

7 43,10 22,41 34,48 К 4,33 2,60 15 15 30

8 36,81 18,40 44,79 С 4,33 2,60 20 20 60

9 35,43 18,46 46,12 С 2,60 2,60 20 10 60

10 34,72 18,06 47,22 С 2,60 2,60 15 7,5 45

11 35,46 18,44 46,10 С 2,60 0,87 7,5 5 30

12 35,46 18,44 46,10 С 1,30 0,87 5 2,5 15

В результате исследований, оптимальными были определены технологические режимы, указанные в исследовании №12 - загрузка материала в пресс-форму методом равномерного рассеивания рецептурной смеси, давление первичного задавливания - 1,3 МПа, давление при досушивании заготовки - 0,87 МПа, время первичного задавливания - 5 минут, интервал задавливания - 2,5 мин., суммарное время сушки - 15 мин.

Представленные технологические режимы в таблице 2 в исследовании №12 признаны рациональными в силу равномерного распределения материала по пресс-форме и высокой однородности материала, которых удалось достичь. Было подобрано подходящее соотношение компонентов рецептурной смеси -доля рисовой шелухи (35,46%) почти в 2 раза больше доли картофельного крахмала (18,44%), который имеет большую пищевую ценность и стоимость, из-за чего может быть использован для других целей, в том числе пищевых и кормовых.

Положительно сказались на конечном результате сокращение давления в 5 раз и суммарного времени в процессе получения биоразлагаемой заготовки посуды до 15 минут, что в 4 раза меньше, чем изначально опробованное время. Распределение материала методом рассеивания позволяет влаге смеси равномернее выходить, чем при загрузке комком.

Для достижения ожидаемых физико-механических, а также повышения термо- и влагостойких свойств, предъявляемых к конечной компостируемой посуде, выявлена необходимость нанесения на получаемый компостируемый композитный материал тонкого слоя биоразлагаемого полимера -полимеризованной молочной кислоты (полилактида, PLA) в виде ламинирующего покрытия. Расчётное количество полилактида составляет 8% от массы материала, затрачиваемого на изготовление заготовки.

Перед ламинацией биоразлагаемой заготовки посуды проводили формование полилактида в плоский лист при температуре 200°С в течение 2 минут на термопрессе, после чего полученный лист полилактида, толщиной 0,3±0,01 мм накладывался на заранее отформованную заготовку тарелки, после чего заготовку тарелки ламинировали в пресс-форме на термопрессе при

температуре 200° в течение 1 минут. Полученная биоразлагаемая посуда представлена на рисунке 4.

ламинированная

Рисунок 4 - Ламинированная биоразлагаемая посуда (Рецептура №12)

В результате разработана технологическая схема получения одноразовой биоразлагаемой посуды, представленная на рисунке 5.

Технологический процесс Параметры и показатели

П опила тщ

[ Крахмал ГОСТ Р 53876-2010

1 В ада

Рисовая шелуха

*

Измельчение

Жерновая мельница

1 г

Просеивание Размер частиц £ 250 мкм

ВиЗросито

1 1

Приготовление рецептурной смеси Перемешивание до однородной смеси

Рисоная шелуха (35,46%). крахмал (13,44%), вода (46,10%)

1 1

Полимеризации 800 Вт 3x10 сек

СВЬ-печь

1 г

Формование Р=0,87-1,3 МПа, Т=120СС, 1=15 мин.

Термопресс, гресс-фориа

Получение пленки из пол ила кти да Р=0,87 МПа, Т=200еС, 1=2 мин.

Термопресс

1 г

Ламинирование Р=0,87 МПа, Т=200еС, 1=1 мин.

Термопресс, гресс-фориа

1 г

Охлаждение 1 минута

УЮ-обработка

1 г

Упаковка, маркировка

Автомат для фасовки

Рисунок 5 - Технологическая схема получения одноразовой биоразлагемой посуды

Технология биоразлагаемой одноразовой посуды из рисовой шелухи состоит из следующих этапов: (1) измельчение рисовой шелухи, (2) отбор необходимой фракции, (3) смешение компонентов для приготовления рецептурной смеси, (4) полимеризация в СВЧ-печи, (5) термопрессование, (6) ламинирование, (7) УФ-обработка.

Эксплуатационные характеристики разработанной одноразовой биоразлагаемой посуды включают физико-механические свойства, потребительские свойства (органолептические свойства, химическая и стойкость к горячей воде, содержание тяжелых металлов), требования к санитарно-эпидемиологической безопасности и компостируемость материала.

Из полученных образцов биоразлагаемой посуды вырубали заготовки -образцы 1,2 и 3 - для исследования прочности на изгиб по описанной методике при нормальных условиях. Образцы 1, 2 и 3 были ламинированы полилактидом толщиной 0,3±0,01 мм, по указанной методике. Для сравнения исследованы также и неламинированные биокомпозитные заготовки -образцы 4,5 и 6. Результаты исследования прочностных характеристик представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Результаты исследования прочности на изгиб, Р=0,95

№ образца Прочность на изгиб, Н/мм2 Максимальное усилие, Н Модуль упругости, Н/мм2

1 22,49±4,5 27 1893

2 46,14±9,23 62 2075

3 18,08±3,62 27 1467

4 11,42±2,28 17 -

5 9,72±1,94 13 -

6 12,12±2,42 16 -

«-» - ниже предела обнаружения

Среднее значение прочности на изгиб составило 28,9±5,78 Н/мм2. Образцы 4, 5 и 6 не были ламинированы полилактидом. Среднее значение прочности на изгиб неламинированных образцов составило 11,09±2,22 Н/мм2. Готовая биоразлагаемая посуда в среднем в 2,6 раза прочнее неламинированной заготовки.

Проведены исследования показателей качества биоразлагаемой посуды. В результате исследования всех показателей качества, разработанных для биоразлагаемой посуды, составлена таблица 4, отображающая степень исследования соответствия разработанным требованиям.

Таблица 4 - Требования к показателям качества биоразлагаемой посуды

Показатель Обозначение НТД Характеристика Результат

Прочность на изгиб EN 310:1993 - Ламинированные образцы посуды в 2,6 раза прочнее неламинированных

Органолептический контроль ГОСТ Р 5096296 Запах водной вытяжки - не более 1 балла; привкус водной вытяжки не допускается; изменение цвета и прозрачности водной вытяжки не допускается Запах водной вытяжки менее 1 балла; привкус водной вытяжки отсутствует; изменение цвета и прозрачности водной вытяжки отсутствует

Стойкость к горячей воде Изделие должно оставаться без видимых изменений Подтверждено сохранение свойств при температуре 70±5°С, изделие остается без видимых изменений

Химическая стойкость Изделие должно быть стойким к растворам кислот и действию мыльных щелочных растворов Изделие остается стойким к растворам кислот и действию мыльных щелочных растворов

Наличие тяжелых металлов СанПиН 1.2.3685-21 Не допускается превышение указанных значений Значения не превышаются

Наличие Listeria monocytogenes ТР ТС 005/2011, СанПиН 2.3/2.4.3590-20, ТР ТС 021/2011 не допускается отсутствует

Наличие БГКП не допускается отсутствует

Наличие бактерий рода Salmonella не допускается отсутствует

В результате проведенных исследований все разработанные требования к биоразлагаемой посуде соблюдены.

После определения содержания тяжелых металлов было проведено исследование оценки степени компостируемости полученной биоразлагаемой посуды, согласно ГОСТ Р ИСО 14855-2-2024. На рисунке 6 представлена динамика аэробного компостирования.

Биоразлагаемая посуда Положительный контроль (МКЦ)

Рисунок 6 - Оценка степени компостируемости полученной биразлагаемой посуды

Динамика выделения СОг на протяжении всего лабораторного исследования стабильно показывает рост относительно положительного контроля, что говорит о подтверждении аэробного компостирования исследуемого материала. Степень компостируемости на 177-й день исследования составила 91,3%, что соответствует требованиям ГОСТ Р ИСО 14855-2-2024.

С учетом полученных результатов, разрабатываемую биоразлагаемую посуду рекомендуется утилизировать совместно с пищевыми остатками и органической фракции ТБО методом аэробного компостирования.

В результате проведенных исследований разработана технологическая документация на биоразлагаемую посуду.

По завершению получения биоразлагаемой посуды были сформулированы и вновь разработаны требования к показателям качества биоразлагаемой посуды согласно стандартизированным методикам. На разрабатываемую вновь биоразлагаемую посуду отсутствуют нормативные требования, поэтому были разработаны собственные технические условия (ТУ) и технологические инструкции (ТИ).

В результате проведенных исследований были разработаны рекомендации по утилизации биоразлагаемой посуды методом компостирования в стандартизированных условиях.

После использования биоразлагаемой посуды предлагается её утилизация совместно с возможно оставшимися остатками пищи методом аэробного компостирования, учитывая сценарии использования посуды. Для этого проведено определение содержания общего углерода в биоразлагаемой посуде по ГОСТ ISO 10694-2024. В результате проведенного исследования содержание общего углерода в получаемой биоразлагаемой посуде составило - 45,36±0,01%, влажность образца при этом составила 3,5±0,3%.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Николаев Евгений Михайлович, 2025 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Gioia, С., Giacobazzi, G., Vannini, М., Totaro, G., Sisti, L., Colonna, M., Márchese, P., & Celli, A. End of Life of Biodegradable Plastics: Composting versus Re/Upcyding // ChemSusChem. — 2021. — №14(19). — C. 4167-4175.

2. ГОСТ P 57224-2016 Пластмассы. Определение способности к полному аэробному биологическому разложению и распаду в контролируемых условиях компостирования. Метод с применением анализа выделяемого диоксида углерода. Насть 1. Общий метод. — М.: Стандартинформ, 2016. — 20 с.

3. ГОСТ Р 57219-2016 Пластмассы. Определение способности к полному аэробному биологическому разложению и распаду в контролируемых условиях компостирования. Метод с применением анализа выделяемого диоксида углерода. Насть 2. Гравиметрический метод анализа диоксида углерода, выделяемого при лабораторном испытании. — М.: Стандартинформ, 2016. — 15 с.

4. ГОСТ Р 57226-2016 Пластмассы. Определение степени разложения в установленных условиях компостирования в процессе пробных испытаний. — М.: Стандартинформ, 2016. — 8 с.

5. ГОСТ Р 57225-2016 Пластмассы. Определение степени разложения пластмасс в имитированных условиях компостирования при лабораторных испытаниях. — М.: Стандартинформ, 2016. — 8 с.

6. ГОСТ 32433-2013 Методы испытаний химической продукции, представляющей опасность для окружающей среды. Оценка биоразлагаемости органических соединений методом определения диоксида углерода в закрытом сосуде. — М.: Стандартинформ, 2019. — 16 с.

7. ГОСТ 32475-2013 Методы испытаний химической продукции, представляющей опасность для окружающей среды. Оценка биоразлагаемости методом органических соединений в сброженном осадке сточных вод в анаэробных условиях. — М.: Стандартинформ, 2019. — 18 с.

8. Maheswari, С., Ramya, A.S., Priya, В.М., Sudhahar, S., Prabhu Raj, В., Lokesh, В., & Rama ni, G. Analysis and optimization on the biodegradable plate making process parameters using RSM-based Box-Behnken Design method. //Journal of Material Cycles and Waste Management. — 2021. -№23(6). — C. 2255-2265.

9. Zainol Abidin, N.A., Kormin, F., Zainol Abidin, N.A., Mohamed Anuar, N.A.F., & Abu Bakar, M.F. The Potential of Insects as Alternative Sources of Chitin: An Overview on the Chemical Method of Extraction from Various Sources. // International Journal of Molecular Sciences. — 2020. — №21(14). — C. 4978.

10. ГОСТ 7636-85 Рыба, морские млекопитающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки. Методы анализа. — М.: Стандартинформ, 2010. — 126 с.

11. Кучина Ю.А., Долгопятова Н.В., Новиков В.Ю., Сагайдачный В.А., Морозов Н.Н. Инструментальные методы определения степени деацетилирования хитина // Вестник МГТУ. — 2012. — №1. — С. 107-113.

12. Gao, L., Zhu, Т., Не, F., 0u, Z., Хи, J., & Ren, L. Preparation and Characterization of Functional Films Based on Chitosan and Corn Starch Incorporated Tea Polyphenols. // Coatings. — 2021. — №11 (7). — C. 817.

© Шестель Анастасия Александровна ([e-mail]); Гаврецкая Анастасия Викторовна ([e-mail]);

Молодкина Нелли Ринатовна ([e-mail]); Николаев Евгений Михайлович ([e-mail]);

Наумов Игорь Александрович ([e-mail]) Журнал «Современная наука: актуальные проблемы теории и практики»

ТЕХНОЛОГИЯ И ПЕРЕРАБОТКА СИНТЕТИЧЕСКИХ И ПРИРОДНЫХ ПОЛИМЕРОВ И

КОМПОЗИТОВ/TECHNOLOGY AND PROCESSING OF SYNTHETIC AND NATURAL POLYMERS AND _COMPOSITES_

DOI: https://doi.org/10.60797/IRJ.2025.157.48

ОПТИМИЗАЦИЯ СОСТАВА БИОКОМПОЗИТОВ ИЗ РИСОВОЙ ШЕЛУХИ ПО КРИТЕРИЯМ ПРОЧНОСТИ

И БИОРАЗЛАГАЕМОСТИ

Научная статья

Молодкина Н.Р.1'*, Николаев Е.М.2, Бойцова А.Д.3, Гладышева М.СД Шанин В.А.5

1ORCID : 0000-0002-6956-4547;

2ORCID : 0009-0005-6044-2390;

3 ORCTD : 0009-0006-3855-7543;

4 ORCID : 0009-0007-6764-7991;

5 ORCID : 0000-0002-1257-2319;

'•2'3,4 Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и

оптики, Санкт-Петербург, Российская Федерация 5 ООО «Сопура Раша», Санкт-Петербург, Российская Федерация

* Корреспондирующий автор (nrmolodkina[at]itmo.ru)

Аннотация

В соответствии с целями ЦУР и задачами национального проекта «Экономика замкнутого цикла» становится актуальным получение новых биокомпозитных материалов из отходов пищевой и обрабатывающей промышленности. Настоящее исследование посвящено разработке компостируемых биокомпозитов на основе рисовой шелухи. Эти материалы рассматриваются как экологически безопасная альтернатива традиционным нефтехимическим пластикам для производства упаковки и одноразовой посуды. Основная цель работы — создание подбор технологических режимов для получения биокомпозита с оптимальными механическими свойствами и способностью к биоразложению, пригодного для промышленного применения. В исследовании применялись методы измельчения рисовой шелухи, гелеобразования крахмала, ламинирования полилакгидом и термопрессования, а также испытания на механические свойства и биоразлагаемость. Результаты показали, что биокомпозит с содержанием рисовой шелухи 35,46%, ламинированный полилактидом, обладает улучшенными механическими характеристиками и способностью к биоразложению в условиях компостирования. Разработанный материал демонстрирует потенциал для замены традиционных пластиков, однако требует дальнейшей оптимизации термических свойств и технологических процессов для масштабирования производства.

Ключевые слова: биокомпозит, компостируемый материал, рисовая шелуха, биоразлагаемость, прочность биокомпозита, механические свойства, термопрессование.

OPTIMISATION OF RICE HUSK BIOCOMPOSITES COMPOSITION ACCORDING TO THE CRITERIA OF

DURABILITY AND BIODEGRADABILITY

Research article

Molodkina N.R.1 *, Nikolaev Y.M.2, Boytsova A.D.3, Gladysheva M.S.4, Shanin V.A.5

1 ORCID : 0000-0002-6956-4547:

2 ORCID : 0009-0005-6044-2390

3 ORCID : 0009-0006-3855-7543

4 ORCID : 0009-0007-6764-7991

5 ORCID : 0000-0002-1257-2319: i. 2. i, 4 имо University, Saint-Petersburg, Russian Federation

3 Sopura Russia LTD, Saint-Petersburg, Russian Federation

* Corresponding author (nrmolodkina[at]itmo.ru)

Abstract

In accordance with the goals of the SDGs and the objectives of the national project "Closed Cycle Economy", it becomes relevant to obtain new biocomposite materials from food and processing industry waste. The present research is devoted to the development of compostable biocomposites based on rice husk. These materials are regarded as an environmentally safe alternative to tradidonal petrochemical plastics for the production of packaging and disposable tableware. The main objective of the work is to create a selection of technological regimes for obtaining biocomposite with optimal mechanical properties and biodegradability suitable for industrial applications. Methods of rice husk milling, starch gelatification, polylactide lamination and thermo-pressing, as well as mechanical properties and biodegradability tests were applied in the study. The results showed that the biocomposite with 35.46% rice husk content laminated with polylactide exhibited improved mechanical properties and biodegradability under composting conditions. The developed material shows potential to replace traditional plastics, but requires further optimisation of thermal properties and process technology to scale up production.

Keywords: biocomposite, compostable material, rice husk, biodegradability, biocomposite durability, mechanical properties, heat pressing.

Введение

Переход к циркулярной экономике в соответствии с Целями устойчивого развития ООН (ЦУР) требует интеграции вторичного сырья в промышленные процессы. В России с января 2025 года реализуется федеральный проект «Экономика замкнутого цикла», в рамках национального проекта «Экологическое благополучие», в котором предусматривается вовлечение не менее 50% отходов сельского хозяйства во вторичный оборот, а также достижение 85% уровня переработки упаковочных материалов для сокращения неперерабатываемых отходов [1].

Перспективной альтернативой традиционным нефтехимическим полимерам, которые сохраняются в окружающей среде из-за крайне медленного разложения, являются биоразлагаемые пластики. Особый интерес среди биоразлагаемых материалов представляют компостируемые полимеры, способные полностью разлагаться до биомассы, СОг и воды в контролируемых условиях. Однако разработка коммерчески жизнеспособных компостируемых материалов сталкивается с двумя ключевыми проблемами — эффективное использование вторичного сырья и оптимизация эксплуатационных характеристик конечного продукта, включая утилизацию в конце срока жизни — для соответствия промышленным и потребительским требованиям.

Компостируемые биокомпозиты представляют собой полимеризованные полисахариды с возможностью включения армирующих материалов для придания прочностных свойств. Основной проблемой при получении новых биокомпозитов является поиск сырья, соответствующего критериям экологической безопасности, пригодности для вторичной переработки, а также экономической эффективности. Наиболее активно рассматриваются непродовольственные культуры, сельскохозяйственные отходы, лесные пожнивные остатки и агропродовольственные отходы. В качестве армирующих компонентов рассматриваются рисовая шелуха [2], корни маниоки [3], сахарный тростник [4], кукурузная шелуха [5], апельсиновые выжимки [6], солодовая выжимка [7], жмых из семян кунжута [8] и другое материалы [9], [10].

В настоящей работе рассматривалось использование рисовой шелухи в качестве наполнителя для биокомпозита, планируемого для использования в качестве посуды, контейнеров и упаковки для контакта с пищевыми продуктами. Рисовая шелуха образуется как побочный продукт при переработке риса, составляя не менее 20% от объёма поступающего на обработку сырья. Рисовая шелуха обладает рядом уникальных свойств и является одним из перспективных природных наполнителей для биоразлагаемых композитов [11]. По химическому составу она близка к древесине и включает в себя целлюлозу (28-48%), лигнин (12-16%) и гемицеллюлозу (23-28%) [12]. Отличительной особенностью рисовой шелухи является содержание кремнезема до 19%, что обеспечивает повышенную термостойкость, выдерживание нагрева до 200"С, и позволяет использовать ее в экструдированных композитах с высокотемпературными матрицами, такими как полипропилен и полиамид. Помимо этого, исследуется совместимость рисовой шелухи с биоразлагаемыми полимерами — полилактидом, поликапролактоном, полибутиленсукцинатом и др. [13]. Исследователями отмечается, что более высокое содержание рисовой шелухи негативно влияет на прочность на разрыв композита, которая была оптимальной при 10% в полипропилене. Это происходит из-за снижения межфазного сцепления между наполнителем, который является гидрофильным, и матричным полимером, который является гидрофобным. Материал становится хрупким с увеличением количества наполнителя, так как доля полимера уменьшается. В исследованиях, проводимых с полипропиленом, прочность на разрыв уменьшается на 50% при включении 40% рисовой шелухи [14].

При получение компостируемых материалов применение традиционных пластиков исключается, поэтому могут использоваться только биоразлагаемые полимеры, такие как полилактид и крахмал. Крахмал является полисахаридом, получаемым из возобновляемых источников, таких как картофель, кукуруза или пшеница, широко используемым компонентом в биоразлагаемых композитах благодаря своей низкой стоимости, полной биоразлагаемости и способности формировать матрицу или выступать пластификатором [15], [16]. Крахмал состоит из амилозы (20-30%, линейный полимер) и амилопектина (70-80%, разветвленный полимер), что определяет его способность к гелеобразованию и пластификации в водном растворе [17]. Нативный крахмал имеет низкую механическую прочность (прочность на растяжение 2-5 МПа) и высокую гидрофильность (водопоглощение до 30-50%), но термическая обработка (80-120°С) с пластификаторами, такими как вода или глицерин, преобразует его в термопластичный крахмал с улучшенными свойствами, прочность на растяжение до 10-20 МПа и модуль Юнга 0.5-1 ГПа [18], [19]. Крахмал разлагается при температуре более 150°С, ограничивая температурные режимы обработки, однако смешивание с полилактидом или полигидроксибутиратом повышает термическую стабильность до 180°С [20]. Таким образом, возникает необходимость оптимизации состава, режимов обработки и последовательности проведения технологических операций для возможности включения крахмала в состав создаваемого композита.

Одним из широко используемых компостируемых полимеров является полилактид (PLA). Это биоразлагаемый полиэфир, получаемый из возобновляемых источников, таких как кукурузный крахмал или сахарный тростник, является ключевым компонентом для производства компостируемой посуды и упаковочных материалов [15]. PLA обладает плотностью 1.24 г/см3, температурой стеклования 55—60°С и температурой плавления 150-180°С, что делает его подходящим для формования методом литья, экструзии и термопрессования [21]. Механические свойства включают прочность на растяжение 50-70 МПа и модуль Юнга 3-4 ГПа, что сопоставимо с традиционными пластиками, такими как полистирол [22], поэтому он легко формуется в тонкие пленки (50—100 мкм) и изделия сложной формы, обеспечивая эстетические и функциональные свойства готовых изделий, например, посуды, контейнеров и крышек [23]. Однако низкая ударная прочность (2-10 кДж/м2) и гидрофильность ограничивают его применение в чистом виде в нагруженных конструкциях [24].

Благодаря полной биоразлагаемости, соответствию стандартам компостирования (EN 13432, ГОСТ Р 70718-2023) и способности сочетаться с натуральными наполнителями, PLA широко используется в биокомпозитах в качестве полимера [25], [26]. В условиях промышленного компостирования (58°С, влажность 60%) он разлагается на 90% за 60-90 дней, образуя углекислый газ, воду и биомассу, без токсичных остатков [27], [28].

В биокомпозитах РЬА используется как матрица, обеспечивая биоразлагаемость и технологичность, в то время как растительные компоненты выступает армирующим наполнителем, повышая жесткость и снижая стоимость [29]. Углеродный след при производстве РЬА снижается на 50-70% по сравнению с нефтяными полимерами, что делает его одним из наиболее устойчивых полимеров, отвечающих принципам устойчивого развития [30].

Получение биокомпозитов с рисовой шелухой в качестве армирующего наполнителя связано с несколькими ключевыми аспектами, в частости, рисовая шелуха содержит значительное количество кремнезема (оксида кремния) и лигнина, что повышает её термическую стабильность и снижает водопоглощение, но усложняет равномерное распределение в полимерной матрице и взаимодействие с ней [31], [32]. В композитах на основе полипропилена частицы рисовой шелухи располагаются хаотично, что может влиять на механические свойства и однородность материала [31]. В то же время эта характеристика может выступать в качестве положительного свойства, если в качестве полимера рассматривать крахмал. Для получения качественных композитов необходимо оптимизировать состав и технологические параметры, включая фракции шелухи и состав связующих, чтобы достичь требуемых прочностных и теплофизических характеристик [33], [31]. Биодеградируемость композитов с измельченной рисовой шелухой улучшается, так как улучшается микробиологическая стойкость полимерной матрицы, в отличие от материалов с эпоксидной смолой, затрудняющей полное разложение [34]. В то же время модуль Юнга увеличивается, когда жесткие наполнители добавляются в более мягкие полимерные матрицы. Естественные лигноцеллюлозные наполнители имеют модуль упругости выше, чем у полипропилена [34], следовательно, жесткость полученных композитов значительно увеличивается с добавлением наполнителей. Увеличение жесткости композитов также может бьтгь связано с уменьшением подвижности полимерных цепей из-за наполнителей [35].

Компостируемость материалов характеризуется полным аэробным биоразложением, которое определяется как распад органических соединений микроорганизмами в присутствии кислорода на диоксид углерода, воду, минеральные соли других присутствующих элементов (минерализация) и в новую биомассу [36]. При этом компостируемость рисовой шелухи ограничена рядом химических и структурных факторов, которые требуют тщательного изучения и оптимизации.

Известно, что рисовая шелуха плохо подвержена гниению и может накапливаться как отход, поэтому её переработка в биокомпозиты требует разработки эффективных технологий для утилизации и повышения экологической безопасности [37]. Основная проблема компостируемости рисовой шелухи связана с ее высокой долей лигноцеллюлозных компонентов и кремнезема. Лигнин, составляющий 20%, обладает низкой скоростью биодеградации из-за сложной ароматической структуры, устойчивой к микробному разложению [38]. Кремнезем, хотя и инертен, замедляет доступ микроорганизмов к органическим компонентам, снижая эффективность компостирования [39]. Исследования показывают, что необработанная рисовая шелуха в промышленных компостерах разлагается лишь на 60-70% за 90 дней, что ниже требований стандартов, таких как ЕЙ 13432 и ГОСТ Р 70718-2023, предусматривающих ^ 90% разложения за тот же период [40], [28].

Гидрофильность рисовой шелухи, обусловленная наличием гидроксильных групп в целлюлозе и гемицеллюлозе, приводит к высокому водопоглощению, что может нарушать структуру композита во влажной среде компостирования и замедлять процесс [26], [41]. Н. Бишт и др. (2020) отмечают, что водопоглощение композитов на основе рисовой шелухи увеличивается с ростом содержания ее, достигая критических значений при концентрации более 40%, что ограничивает долговечность и компостируемость [26]. Кроме того, агломерация рисовой шелухи в полимерной матрице, обусловленная слабой адгезией, создает неоднородности, препятствующие равномерному разложению [42].

В настоящее время проводятся интенсивные исследования в области разработки биоразлагаемых материалов, обладающих ускоренной кинетикой деградации в природных условиях. Подобные материалы представляют особый интерес для применения в производстве одноразовой посуды и упаковочных решений для пищевой продукции с ограниченным сроком хранения. К биоразлагаемым материалам предъявляются строгие требования, регламентированные техническим регламентом ТР ТС 005/2011 «О безопасности упаковки», включая соответствие нормативам по физико-механическим и барьерным свойствам. Эти характеристики являются критически важными для обеспечения технологичности процессов упаковывания пищевых продуктов и производства одноразовой посуды, а также для сохранения качества и безопасности продукции в течение всего жизненного цикла.

На рынке преимущественно представлены композиты на основе биополимеров, а также картонные упаковки с полимерными покрытиями, для которых характерен срок биоразложения значительно превышающий 6 месяцев. Макулатурные картоны, несмотря на свою экологичность, имеют существенные ограничения в применении для непосредственного контакта с пищевыми продуктами, готовыми к употреблению, из-за недостаточных барьерных свойств. Что касается одноразовой посуды, маркированной как «биоразлагаемая», то в большинстве случаев она изготавливается из традиционных полимерных композитов, а соответствующая маркировка носит преимущественно маркетинговый характер и может рассматриваться как проявление гринвошинга (^еегтазЫгщ).

Таким образом, исследование, направленное на создание компостируемых биокомпозитов, отвечающих потребительским требованиям, является перспективным и актуальным вопросом на сегодняшний день. При этом основными задачами при создании компостируемых биокомпозитов в настоящей работе рассматриваются обеспечение однородности наполнения, совместимости компонентов, оптимизация технологических процессов и достижение баланса между эксплуатационными свойствами и биоразлагаемостью композитов с рисовой шелухой.

Материалы и методы

Рисовую шелуху измельчали с использованием жерновой мельницы Роос^ав Н1*-2200 при скорости вращения дисков 1500 об/мин. Отбор необходимой фракции рисовой шелухи проводили с использованием вибросита Вибротехник ВП ЗОТ и набора сит до размера частиц 200-250 мкм. Мелкий размер частиц увеличивает площадь поверхности, улучшая межфазное сцепление с матрицей [43]. Измельченную шелуху использовали в качестве армирующего компонента композитов.

Для получения смеси использовали картофельный крахмал по (ГОСТ Р 53876-2010), который подвергли гелеобразованию в воде в соотношении 1:3. В процессе нагревания водной суспензии крахмал набухает и растворяется, образуя вязкий коллоидный раствор за счёт гелеобразования — разрушения гранулярной структуры крахмальных зёрен [44]. Гелеобразование для активации крахмальной матрицы проводили с использованием СВЧ печи Samsung ME83KRS при мощности 800 Вт в течение 3 циклов по 10 сек.

Полилактид, марка 4043D, MF1 = 6 г/10 мин, относительная вязкость 4,0, согласно техническим характеристикам производителя Nature Works LLC, использовался для придания композитному материалу барьерных свойств.

Для получения экспериментальных образов биокомпозита использовали метод горячего прессования в вулканизаторе Romanoff press и разработанном авторами термопрессе, варьируя давление от 1 до 5 т. Предварительно подготовленному материалу придавали форму листа толщиной 1,0 - 1,5 мм и подвергали прессованию при 120 °С в течение 3 минут.

Толщину материала измеряли с помощью электронного штангенциркуля с диапазоном от 0 до 150 мм и точностью 0,01 мм.

Испытания на прочность и изгиб проводились при комнатной температуре (23 ± 1) °С на универсальной испытательной машины Shimadzu AGS-X в соответствие со стандартом EN 310:1993 [45] при скорости траверсы 0,083 мм/с. Для получения лабораторных образов вырубались заготовки размером 5,0 х 2,0 см.

Определение полного аэробного биоразложения композита на основе рисовой шелухи было проведено в контролируемых условиях компостирования путем гравиметрического измерения количества выделяющегося диоксида углерода в соответствии с требованиями ГОСТ 14855-2-2024. Требования для проведения исследования представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Требования к процессу определения полного аэробного биоразложения по ГОСТ 14855-2-2024 РО!: https://doi.org/10.60797/lRJ.2025.157.48.!

Параметр Требования

Температура проведения процесса, °С 58 ±2

Влажность компоста, % 65

Скорость потока воздуха, мл/мин 10-30

Испытания проводили на разработанном авторами лабораторной установке, обеспечивающей поддержание постоянной температуры, скорости подачи воздуха на протяжении всего процесса компостирования. Стандартом установлены оптимальная скорость биоразложения материала в зрелом компосте путем контроля соотношения влажности, аэрации и температуры в емкости для компостирования. Метод позволяет определить полное биоразложение испытуемого материала. Скорость разложения периодически измеряют путем измерения массы выделившегося диоксида углерода с помощью абсорбционной колонки, наполненной натровой известью и содой-тальком. Образцы исследуемого материала были изучены на содержание влаги путем высушивания до постоянного веса при 105°С. Влажность материала составила 3,46%. Сухой материал исследовали на содержание общего органического углерода (TOC) путем сжигания в муфельной печи при температуре 800°С [12]. TOC составил 49,71%. Перед загрузкой в емкости для компостирования материал измельчался на пластины размером 1,0 х 1,0 см. В каждую емкость для компостирования загружали 10 г исследуемого материала. С учетом влажности исследуемых образцов, содержание TOC составляло 4,80 г. Масса образца и содержание TOC в нем соответствуют требованиям стандарта.

С использованием полученных значений по формуле 1 была рассчитана степень биоразложения исследуемого и контрольного материала:

Z(CQ2)^-Z(CQ2)b

Dt =

ThC02

^ * 100,%

(1)

где £(С02)'т — кумулятивное количество диоксида углерода, выделившегося в емкости с исследуемым или контрольным материалом между началом испытания и временем I, г; 2ХС02)'В — кумулятивное количество диоксида углерода, выделившегося в емкости для контрольной пробы между началом испытания и временем 1, г; ТЬСОг — теоретическое количество диоксида углерода, выделяемого из исследуемого или контрольного материала, рассчитываемое по формуле 2, г.

ТИС02 = гпЫсЦ, г (2)

где т — масса исследуемого или контрольного материала, помещенного в емкость для испытания, г; «г,. — содержание углерода в материале, определенное по химической формуле или по результатам элементного анализа, г/г; 44 — молекулярная масса диоксида углерода, г/моль; 12 — атомная масса углерода, г/моль.

Исследования проводились научной группой на базе лаборатории факультета экотехнологий Университета ИТМО, исследование прочностных характеристик проводилось в лаборатории НАО «СВЕЗА Усть-Ижора».

Основные результаты

Механические свойства являются важным аспектом композитного материала и зависят от типа наполнителя, размера и дисперсии частиц, адгезии между наполнителем и матричным материалом, а также ориентации.

При разработке биокомпозита на основе рисовой шелухи были определены основные критерии, определяющие эффективность технологического процесса, по которым происходил выбор режимов: однородность распределения

наполнителя внутри матрицы, экономия энергозатрат при производстве, минимально необходимое время для обработки, достижение механической прочности.

Основным показателем была выбрана однородность материала, обеспечивающая равномерное распределение армирующих частиц по всему объему, определяемая визуально. Важным экономическим показателем является продолжительность температурного воздействия, уменьшение которой приводит к снижению энергетических затрат на процесс производства. Таким образом, оптимальные режимы подбирались с учетом минимизации времени термопрессования при одновременном достижении однородного распределения максимально возможного процента армирующего компонента внутри полимерной матрицы на основе клейстеризованного крахмала.

Армирующие свойства наполнителя начинают проявляться по мере увеличения его в композите, и подтверждаются, когда достигнуто равномерное распределение наполнителя внутри композита. Выраженные армирующие свойства рисовой шелухи связаны с меньшим размером частиц, поскольку они обеспечивают большую общую поверхность на объем, улучшая межфазное сцепление между полимером и частицами наполнителя.

При разработке композитов рассматривали единый процесс конструктивно-технологического проектирования, включающий в себя как подбор состава, так и технологические режимы. Для определения оптимального соотношения рисовой шелухи и клейстеризованного крахмала проводили исследование на разработанном термопрессе при температуре плит 120 °С, при этом варьировали давление от до 5 тонн и процентное содержание рисовой шелухи в диапазоне 34,20 - 43,10 %%. В таблице 1 представлены результаты подбора режимов формования и сушки биокомпозита.

Таблица 2 - Режимы термопрессования биокомпозита Б01: https://doi.Org/10.60797/IRJ.2025.157.48.2

№ п/п РШ, % Формование Сушка Однородно сть материала

давление, т выдержка, мин. давление, т выдержка, мин.

1 34,20 5,0 30 5,0 30 нет

2 34,20 5,0 30 3,0 15 Да

3 34,25 5,0 30 5,0 15 Да

4 34,72 3,0 15 3,0 7,5 Да

5 35,43 3,0 20 3,0 10 Да

6 35,46 3,0 7,5 1,0 5 Да

7 35,46 1,5 5 1,0 2,5 Да

8 35,71 5,0 20 3,0 20 Да

9 36,76 5,0 15 3,0 15 нет

10 36,81 5,0 20 3,0 20 нет

11 39,68 5,0 3 3,0 15 нет

12 43,10 5,0 3 3,0 15 нет

В процессе подбора давления и продолжительности прессования было выявлено, что образцы могут иметь неравномерное распределение рисовой шелухи, что ухудшало внешний вид и механические свойства материала, такую ситуацию мы наблюдали в образцах 1, 9, 10, 11 и 12. Во всех других случаях были получены образцы с равномерным распределением частиц, при этом не наблюдалось различий по прочности материала, при снижении давления плит с 5 до 3 т на стадии формования. Также было отмечено, что при увеличении доли рисовой шелухи материал теряет однородность на этапе прессования, в независимости от давления плит, тем самым становится хрупким, что не обеспечивает достижение заданных показателей. Таким образом, образец № 7 с содержанием рисовой шелухи 35,46% был признан оптимальным, так как позволил сократить давление в процессе получения заготовки и суммарное время получения биоразлагаемой заготовки до 15 минут, при одновременном достижении всех заданных свойств.

Однако одним из ключевых ограничений полученного материала является высокая гигроскопичность — способность впитывать влагу, что приводит к ухудшению механических свойств, снижению долговечности и ограничению применения в условиях повышенной влажности или при контакте с жидкостями. Это делает непригодным такой материал для использования в упаковке, посуде и контейнерах без дополнительной обработки. Для решения этой задачи наносили слой Р1А на поверхность биокомпозита, создавая защитный барьер, который предотвращает проникновение влаги в материал. Это улучшает влагостойкость биокомпозита, обеспечивает стабильность его размеров, сохраняет механические характеристики и продлевает срок службы изделий в условиях повышенной влажности.

Для придания водостойкости поверхности материала мы использовали метод ламинирования. Принцип формирования ламинированных композитов основан на соединении слоев с различными функциональными свойствами, в нашем случае это заготовка из рисовой шелухи и полилактид такой же формы, обеспечивающими целостность структуры и оптимизацию эксплуатационных характеристик.

Процесс ламинирования представлял собой соединение листа РЬА толщиной 0,3±0,01 мм, полученного с помощью термопресса при 180°С в течение 5 минут, с заготовкой композита с содержанием рисовой шелухи 35,46%, и последующем прессованием при температуре 180°С в течение 5 минут. В результате этого процесса была получена прочная двухслойная композиция, обеспечив влагостойкие свойства на поверхности и улучшив эстетические свойства материала. На рисунке 1 приведены образцы биокомпозита до и после ламинирования, а также лист полилактида.

а Ь с

Рисунок 1 - Образцы биокомпозита до и после ламинирования ОО!: https://doi.Org/10.60797/IRJ.2025.157.48.3

Примечание: а - биокомпозит без ламинирования; Ь - ламированный композит; с - лист полилактида для ламинирования

В исследовании ламинированного биокомпозита измерение механических свойств, таких как прочность на изгиб, максимальное усилие и модуль упругости, играет ключевую роль в оценке его пригодности для использования в качестве материала для упаковки, посуды и контейнеров. Эти параметры позволяют количественно оценить способность материала выдерживать нагрузки, сохранять форму и сопротивляться разрушению, что критически важно для его практического применения. Прочность на изгиб является основным показателем для материалов, подвергающихся изгибающим нагрузкам в процессе эксплуатации.

Биокомпозит на основе рисовой шелухи, обладающий волокнистой структурой, изначально может быть хрупким, поэтому измерение прочности на изгиб необходимо для оценки эффективности ламинирования полилактидом. Максимальное усилие, которое материал выдерживает до разрушения, служит прямым индикатором его прочности. Для ламинированного биокомпозита этот параметр позволяет оценить, насколько ламинирующий слой из полилактида усиливает базовый материал. Измерение максимального усилия важно для прогнозирования поведения материала в реальных условиях эксплуатации, таких как сжатие или падение материала. Модуль упругости характеризует жесткость материала, то есть его способность сопротивляться деформации под нагрузкой. В таблице 2 представлены результаты исследования механических свойств биокомпозита, ламинированного полилактидом.

Таблица 3 - Механические свойства биокомпозита БО!: https://doi.Org/10.60797/IRJ.2025.157.48.4

Образец Прочность на изгиб, Н/мм2 Максимальное усилие, Н Модуль упругости, Н/мм2

Без ламинирования 11,08 ±0,87 15,3 н/о*

Ламинированный 20,29 ± 1,02 27,0 1680 ± 189

Примечание: * - ниже предела обнаружения

Образцы биокомпозита без ламинирования показали низкие значения прочности на изгиб (11,08 Н/мм2) и максимального усилия (15,33 Н), при этом значения модуля упругости не удалось обнаружить, т.к. образцы сразу ломались. Ламинирование полилактидом, направленное на повышение механических свойств биокомпозита, показало эффективность, прочность на изгиб и максимальное усилие увеличились почти в 2 раза, составив 20,29 Н/мм2 и 27 Н соответственно. Прочный и жесткий полимер РЬА формирует защитный слой, который улучшает прочность на изгиб и модуль упругости композита, который для ламинированного образца составил 1680 Н/мм2. Таким образом, количественно оценен вклад ламинирования в усиление материала для достижения наилучших характеристик.

Для оценки компостируемосги биокомпозита были рассмотрены следующие требования: они не должны негативно влиять на технические и технологические процессы, газообмен, термофильную фазу и фазу биодеструкции, они должны полностью разлагаться, т. е. не должны быть визуально различимы кусочки биоразлагаемых материалов и обнаружены части биоразлагаемых материалов при повторном выделении, также они не должны оказывать негативное влияние на качество компоста и его переработку.

В исследовании изучали способность полученных ламинированных образцов биокомпозита к биоразложению в условиях контролируемого аэробного компостирования. На рисунке 2 представлены результаты исследования оценки степени компостируемости полученного ламинированного биокомпозита.

— Биоразлагаемая посуда — Микроцеллюлоза

го а. о

X

ю л

X 0) с 0) и

День эксперимента, сут.

Рисунок 2 - Оценка степени компостируемости ламинированного биокомпозита Б01: https://doi.Org/10.60797/IRJ.2025.157.48.5

Динамика выделения СО2 на протяжении всего лабораторного исследования стабильно показывает рост относительно контроля и на 140-й день степень биоразложения составила 68%, что говорит о положительной динамике аэробного компостирования исследуемого материала.

Обсуждение

Качественные характеристики материала удалось достичь при термопрессовании в течение минимального времени 7,5 мин для формования при давлении плит 1,5 т, что повышает энергоэффективность разработанного метода термопрессования и делает предложенный подход экономически привлекательным для масштабирования.

Разработка компостируемого биокомпозита на основе рисовой шелухи, крахмала и полилактида представляет собой значительный шаг в создании экологически безопасных альтернатив традиционным нефтехимическим пластикам. В настоящем исследовании биокомпозит с содержанием рисовой шелухи 35,46%, ламинированный РЬА, продемонстрировал прочность на изгиб 20,29 Н/мм2 и максимальное усилие 27 Н, что почти вдвое превышает показатели неламинированного образца (11,08 Н/мм2 и 15,3 Н соответственно). Эти результаты подтверждают эффективность ламинирования полилактидом для усиления механических свойств, что согласуется с данными литературы, где полилактид повышает жесткость и прочность биокомпозитов за счет формирования защитного слоя. Модуль упругости ламинированного композита (1680 Н/мм2) указывает на улучшенную жесткость, что делает материал конкурентоспособным по сравнению с традиционными материалами, такими как картон или полистирол, для применения в упаковке и одноразовой посуде.

Однако достигнутая прочность на изгиб (20,29 Н/мм2) ниже, чем у чистого полилактида (50-70 МПа) [22], что может быть обусловлено ограниченной адгезией между гидрофильной рисовой шелухой и гидрофобной крахмальной матрицей. Это согласуется с исследованиями, которые отмечают снижение прочности при высоком содержании рисовой шелухи из-за агломерации и слабого межфазного сцепления [26].

Показатели прочности на изгиб позволяют сравнить характеристики материала с требованиями стандартов для упаковочных материалов, что важно для его потенциальной коммерциализации. Для упаковки и контейнеров, которые испытывают механические воздействия при транспортировке или использовании, прочность на изгиб определяет, насколько материал способен сопротивляться разрушению под действием внешних сил. Показатели максимального усилия определяют устойчивость материала к механическим повреждениям, полученные значения говорят об устойчивости к кратковременным воздействиям, жесткость необходима для сохранения формы и предотвращения деформации под весом содержимого или при внешних воздействиях. Измерение модуля упругости позволяет оценить, соответствует ли ламинированный биокомпозит этим требованиям, а также сравнить его с традиционными материалами, такими как пластик или картон, для определения конкурентоспособности. Модификация поверхности и использование полилактида минимизировали низкую прочность и отсутствие упругости материала, обеспечивая соответствие требованиям, предъявляемым для одноразовой посуды. Однако вариабельность свойств при высоких концентрациях рисовой шелухи требует дальнейшей оптимизации режимов прессования и состава смеси из-за наблюдаемой агломерации. Полилактид компенсирует хрупкость композита, обеспечивая баланс прочности.

С точки зрения биоразлагаемости, биокомпозит достиг степени разложения 68% за 140 дней в условиях контролируемого компостирования (58°С, влажность 65%), что подтверждает его способность к аэробному биоразложению. Сравнение с аналогичными исследованиями показывает, что биокомпозиты на основе рисовой шелухи и полилактидом обладают сопоставимыми механическими характеристиками, но уступают по скорости

биоразложения композитам с более низким содержанием лигноцеллюлозных наполнителей [8], [20]. Таким образом, дальнейшие исследования должны сосредоточиться на балансировке содержания наполнителя и матрицы для достижения оптимальных механических и деградационных свойств.

Заключение

При разработке композитов рассмотрен единый процесс конструктивно-технологического проектирования, т.к. поэтапное исследование отдельных конструкционных и технологических режимов в этом случае не представляется возможным. В работе подобраны оптимальные режимы термопрессования и количество наполнителя (35,46%), обеспечивающие получение материала, максимально удовлетворяющего разработанным нами требованиям по прочности, однородности и водостойкости.

Разработанный биокомпозит на основе рисовой шелухи, крахмала и ламинированного РЬА демонстрирует значительный потенциал как экологически безопасная альтернатива нефтехимическим пластикам для производства упаковки и одноразовой посуды. Ламинирование РЬА повысило прочность на изгиб до 20,29 Н/мм2 и модуль упругости до 1680 Н/мм2, что вдвое превышает характеристики неламинированного композита, обеспечивая пригодность для промышленного применения.

Достигнутая степень биоразложения (68% за 140 дней) подтверждает компостируемость разработанного биокомпозита, но требует оптимизации для соответствия стандартам.

Ламинированные биокомпозиты демонстрируют высокий потенциал для замены одноразового пластика по механическим свойствам и экономической эффективности, но требуют оптимизации по составу и применяемым технологическим режимам.

Благодарности

Авторы выражают благодарность НАО «СВЕЗА Усгь-Ижора».

Конфликт интересов

Не указан.

Рецензия

Все статьи проходят рецензирование. Но рецензент или автор статьи предпочли не публиковать рецензию к этой статье в открытом доступе. Рецензия может быть предоставлена компетентным органам по запросу.

Acknowledgement

The authors express their gratitude to NJSC "SVEZA Ust-Izhora".

Conflict of Interest

None declared.

Review

All articles are peer-reviewed. But the reviewer or the author of the article chose not to publish a review of this article in the public domain. The review can be provided to the competent authorities upon request.

Список литературы / References

1. Циркулярная экономика в России в контексте Целей устойчивого развития ООН. — URL: https://ictsd.iisd.org (дата обращения: 12.03.2025).

2. Tayeh В.A. Recycling of rice husk waste for a sustainable concrete: a critical review / B.A. Tayeh, R. Alyousef, H. Alabduljabbar [et al.] // Journal of Cleaner Production. — 2021. — Vol. 312. — DOl: 10.1016/j.jclepro.2021.127734.

3. Husna B.N. Potential of cassava root as a raw material for bio composite development / B.N. Husna, M. Mazlan, A.M.M.A. Bakri [et al.] // UMK Eprints. — 2016. — URL: http://umkeprints.umk.edu.my/8461/ (accessed: 12.03.2025).

4. Santos T.A. Biodegradable composites of sugarcane bagasse and vegetal polyurethane for biomedical applications / T.A. Santos, C.M. Satirio, K. Silva [et al.] // Revista UniVap. — 2024. — Vol. 30. — № 67. — DOI: 10.18066/revistauni vap.v30i67.4515.

5. Posri S. Conductive and self-cleaning composite membranes from corn husk nanofiber embedded with inorganic fillers (ТЮ2, CaO, and eggshell) by sol-gel and casting processes for smart membrane applications / S. Posri, N. Tangboriboon // Reviews on Advanced Materials Science. — 2023. — Vol. 62. — DOI: 10.1515/rams-2023-0125.

6. Zannini D. Citrus Pomace Biomass as a Source of Pectin and Lignocellulose Fibers: From Waste to Upgraded Biocomposites for Mulching Applications / D. Zannini, G. Dal Poggetto, M. Malinconico [et al.] // Polymers. — 2021. — Vol. 13. — № 8. — 1280 p. — DOI: 10.3390/POLYM13081280.

7. Lipska K. Oil Plant Pomace as a Raw Material in Technology of Sustainable Thermoplastic Polymer Composites / K. Lipska, I. Betlej, K. Rybak [et al.] // Sustainability. — 2024. — Vol. 16. — № 16. — 7088 p. — DOI: 10.3390/sul6167088.

8. Yussuf A. Comparison of polylactic acid/kenaf and polylactic acid/rice husk composites: The influence of the natural fibres on the mechanical, thermal and biodegradability properties / A. Yussuf, I. Massoumi, A. Hassan // Journal of Polymers and the Environment. — 2010. — Vol. 18. — P. 422-129.

9. Olt J. Technology for the Production of Environment Friendly Tableware / J. Olt, V.V. Maksarov, K. Soots [et al.] // Environmental and Climate Technologies. — 2020. — Vol. 24. — № 2. — P. 57—66.

10. Gupta A. Development of biodegradable tableware from novel combination of paddy straw and pine needles: A potential alternative against plastic cutlery / A. Gupta, G. Singh, P. Ghosh [et al.] // Journal of Environmental Chemical Engineering. — 2023. — Vol. 11. — № 5. — 111310 p.

11. Ketov A. Recycling of rice husks ash for the preparation of resistant, lightweight and environment-friendly fired bricks / A. Ketov, L. Rudakova, I. Vaisman [et al.] // Construction and Building Materials. — 2021. — Vol. 302. — № 6. — DOI: 10.1016/j .conbuildmat.2021.124385.

12. Wu Н.С. Rice husk as solid fuel for chemical looping combustion in an annular dual-tube moving bed reactor / H.C. Wu, Y. Ku, H.H. Tsai [et al.] // Chemical Engineering Journal. — 2015. — Vol. 280. — P. 82-89. — DOI: 10.101 в/j .cej.2015.05.116

13. Azat S. Sustainable production of pure silica from rice husk waste in Kazakhstan / S. Azat, A.V. Korobeinyk, K. Moustakas [et al.] // Journal of Cleaner Production. — 2019. — Vol. 217. — P. 352-359.

14. Ummah II. Analysis SEM the Chemical and Physics Composition of Used Rice Husks as an Absorber Plate / 11. Umrnah // International Journal of Engineering. — 2016. — Vol. 2. — N» 1. — P. 25-30.

15. European Bioplastics. Bioplastics market data 2023 // European Bioplastics Report. — 2023.

16. Tester R.F. Starch — composition, fine structure and architecture / R.F. Tester, J. Karkalas, X. Qi // Journal of Cereal Science. — 2004. — Vol. 39. — P. 151-165.

17. Liu H. Thermal processing of starch-based polymers / H. Liu, F. Xie, L. Yu [et al.] II Progress in Polymer Science. — 2009. — Vol. 34. — P. 1348-1368.

18. Avérous L. Biodegradable multiphase systems based on plasticized starch: A review / L. Avérous // Journal of Macromoiecular Science, Pan C: Polymer Reviews. — 2004. — Vol. 44. — P. 231-274.

19. Teixeira E.M. The effect of glycerol/sugar/water and sugar/water mixtures on the plasticization of thermoplastic starch / E.M. Teixeira, A.L. Da R6z, A.J.F. Carvalho [et al.] // Carbohydrate Polymers. — 2007. — Vol. 69. — P. 619-624.

20. Wu C. Fabrication, characterization, and application of biocomposites from polylactic acid with renewable rice husk as reinforcement / C. Wu, C. Tsou II Journal of Polymer Research. — 2019. — Vol. 26. — P. 44.

21. Farah S. Physical and mechanical properties of PLA, and their functions in widespread applications — A comprehensive review / S. Farah, D.G. Anderson, R. Langer // Advanced Drug Delivery Reviews. — 2016. — Vol. 107. — P. 367-392.

22. Auras R. An overview of polylactides as packaging materials / R. Auras, B. Harte, S. Selke II Macromoiecular Bioscience. — 2004. — Vol. 4. — P. 835-864.

23. Petchwattana N. Mechanical properties, thermal degradation and natural weathering of high density polyethylene/rice hull composites compatibilized with maleic anhydride grafted polyethylene / N. Petchwattana, S. Covavisaruch, S. Chanakul // Journal of Polymer Research. — 2012. — Vol. 19. — P. 9921.

24. Jamshidian M. Poly-lactic acid: Production, applications, nanocomposites, and release studies / M. Jamshidian, E.A. Tehrany, M. Imran [et al.] II Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. — 2010. — Vol. 9. — P. 552-571.

25. FAO Rice Market Monitor II Food and Agriculture Organization. — 2010. — Vol. 13. — № 1.

26. Bisht N. Rice husk as a fibre in composites: A review / N. Bisht, P.C. Gope, N. Rani // Journal of Mechanical Behavior of Materials. — 2020. — Vol. 29. — P. 147-162.

27. Rudnik E. Compostable polymer materials: Definitions, structures, and methods of preparation // Compostable Polymer Materials. — 2019. — P. 1-14.

28. ГОСТ P 70718-2023. Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Методические рекомендации по утилизации органических фракций. — Введ. 2023-06-01. — Москва : Росстандарт, 2023.

29. Nguyen M. Effect of plasma and NaOH treatment for rice husk/PP composites / M. Nguyen, B. Kim, J. Ha [et al.] // Advanced Composite Materials. — 2011. — Vol. 20. — P. 435-442.

30. Lim L.T. Processing technologies for poly(lactic acid) / L.T. Lim, R. Auras, M. Rubino // Progress in Polymer Science. — 2008. — Vol. 33. — P. 820-852.

31. Подценежный E.H. Особенности формирования биоразалагаемых композитов, наполненных рисовой лузгой / Е.Н. Подценежный, Н.Е. Дробышевская |и др.| // Вестник ГГТУ им. П.О. Сухого. — 2021. — № 4 (87). — URL: https://cyberleninka.rU/article/n/osobennosti-fomiirovaniya-biorazlagaemyh-kompozitov-napolnennyh-risovoy-luzgoy (дата обращения: 02.05.2025).

32. Садритдинов А.Р. Полимерные композиты на основе вторичного полипропилена, наполненного рисовой шелухой : дис.... канд. техн. наук : 1.4.7 / А.Р. Садритдинов. — Уфа, 2021. — 23 с.

33. Аунг Хтут Тху. Получение композиционных материалов на основе продуктов переработки рисовой шелухи : дис.... канд. техн. наук : 05.17.11 / Аунг Хтут Тху. — Москва, 2020. — 202 с.

34. Готлиб Е.М. Влияние золы рисовой и гречневой шелухи на биоразлагаемость эпоксидных материалов / Е.М. Готлиб, Е.В. Перушкина [и др.] // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. — 2022. — Т. 12. — N"3. — С. 447-454. — DOI: 10.21285/2227-2925-2022-12-3-447-454.

35. Arrieta M.P. PLA-PHB/cellulose based films: Mechanical, barrier and disintegration properties / M.P. Arrieta, E. Fortunati, F. Dominici [et al.] // Polymer Degradation and Stability. — 2014. — Vol. 132. — P. 157-166.

36. ГОСТ P 57226-2016. Пластмассы. Определение степени разложения в установленных условиях компостирования в процессе пробных испытаний. — Введ. 2017-05-01. — Москва : Стандартинформ, 2016. — URL: https://docs.cntd.ru/document/1200141088 (дата обращения: 22.01.2022).

37. Сергиенко В.И. Возобновляемые источники химического сырья: комплексная переработка отходов производства риса и гречихи / В.И. Сергиенко, Л.А. Земнухова, А.Г. Егоров | и др. | // Российский химический журнал. — 2004. — T. XLVIII. — №3. — С. 116-124.

38. Tuomela M. Biodégradation of lignin in a compost environment / M. Tuomela, M. Vikman, A. Hatakka [et al.] // Bioresource Technology. — 2000. — Vol. 72. — P. 169-183.

39. Siddique R. Recycling of agricultural waste in concrete: A review / R. Siddique, K. Singh, M. Singh // Resources, Conservation and Recycling. — 2021, —Vol. 166. — P. 105356.

40. EN 13432:2000. Packaging—Requirements for packaging recoverable through composting and biodégradation. — European Standard, 2000.

41. Yang H.S. Water absorption behaviour and mechanical properties of lignocellulosic filler-polyolefin bio-composites / H.S. Yang, H.J. Kim, H.J. Park [et al.J // Composite Structures. — 2006. — Vol. 72. — P. 429-437.

42. Rozman H.D. The mechanical and dimensional properties of rice husk-unsaturated polyester composites / H.D. Rozman, L. Musa, A. Abubakar // Polymer-Plastics Technology and Engineering. — 2005. —Vol. 44. — P. 489-500.

43. Shah A. ur R. Mechanical, Thermal, and Fire Retardant Properties of Rice Husk Biochar Reinforced Recycled High-Density Polyethylene Composite Material /А. ur R. Shah, A. Imdad, A. Sadiq Let al.J//Polymers. — 2023. — Vol. 15. — № 8. — 1827 p. — DOI: 10.3390/polyml5081827.

44. Bisht N. Mechanical properties of rice husk flour reinforced epoxy biocomposite / N. Bisht // International Journal of Engineering Research and Applications. — 2015. — Vol. 5. — No 6. — P. 123-128.

45. EN 310:1993. Wood-based panels — Determination of modulus of elasticity in bending and of bending strength. — European Standard, 1993.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Cirkuljamaja jekonomika v Rossii v kontekste Celej ustojchivogo razvitija OON [Circular economy in Russia in the context of UN Sustainable Development Goalsl. — URL: https://ictsd.iisd.org (accessed: 12.03.2025). [in Russianl

2. Tayeh B.A. Recycling of rice husk waste for a sustainable concrete: a critical review / B.A. Tayeh, R. Alyousef, H. Alabduljabbar [et al.] // Journal of Cleaner Production. — 2021. — Vol. 312. — DOI: 10.1016/j .jclepro. 2021.127734.

3. Husna B.N. Potential of cassava root as a raw material for bio composite development / B.N. Husna, M. Mazlan, A.M.M.A. Bakri [et al.J // UMK Eprints. — 2016. — URL: http://umkeprints.umk.edu.my/8461/ (accessed: 12.03.2025).

4. Santos T.A. Biodegradable composites of sugarcane bagasse and vegetal polyurethane for biomedical applications / T.A. Santos, C.M. Satirio, K. Silva [et al.J // Revista UniVap. — 2024. — Vol. 30. — № 67. — DOI: 10.18066/revistaunivap.v30i67.4515.

5. Posri S. Conductive and self-cleaning composite membranes from corn husk nanofiber embedded with inorganic fillers (Ti02, CaO, and eggshell) by sol-gel and casting processes for smart membrane applications / S. Posri, N. Tangboriboon // Reviews on Advanced Materials Science. — 2023. — Vol. 62. — DOI: 10.1515/rams-2023-0125.

6. Zannini D. Citrus Pomace Biomass as a Source of Pectin and Lignocellulose Fibers: From Waste to Upgraded Biocomposites for Mulching Applications / D. Zannini, G. Dal Poggetto, M. Malinconico [et al.] // Polymers. — 2021. — Vol. 13. — № 8. — 1280 p. — DOI: 10.3390/POLYM13081280.

7. Lipska K. Oil Plant Pomace as a Raw Material in Technology of Sustainable Thermoplastic Polymer Composites / K. Lipska, I. Betlej, K. Rybak [et al.J // Sustainability. — 2024. — Vol. 16. — N» 16. — 7088 p. — DOI: 10.3390/su 16167088.

8. Yussuf A. Comparison of polylactic acid/kenaf and polylactic acid/rice husk composites: The influence of the natural fibres on the mechanical, thermal and biodegradability properties / A. Yussuf, I. Massoumi, A. Hassan // Journal of Polymers and the Environment. — 2010. — Vol. 18. — P. 422-429.

9. Olt J. Technology for the Production of Environment Friendly Tableware / J. Olt, V.V. Maksarov, K. Soots [et al.J // Environmental and Climate Technologies. — 2020. — Vol. 24. — № 2. — P. 57-66.

10. Gupta A. Development of biodegradable tableware from novel combination of paddy straw and pine needles: A potential alternative against plastic cutlery / A. Gupta, G. Singh, P. Ghosh [et al.J // Journal of Environmental Chemical Engineering. — 2023. — Vol. 11. — № 5. — 111310 p.

11. Ketov A. Recycling of rice husks ash for the preparation of resistant, lightweight and environment-friendly fired bricks / A. Ketov, L. Rudakova, I. Vaisman [et al.] // Construction and Building Materials. — 2021. — Vol. 302. — №6. — DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.124385.

12. Wu H.C. Rice husk as solid fuel for chemical looping combustion in an annular dual-tube moving bed reactor / H.C. Wu, Y. Ku, H.H. Tsai [et al.] // Chemical Engineering Journal. — 2015. — Vol. 280. — P. 82-89. — DOI: 10.1016/j .cej .2015.05.116

13. Azat S. Sustainable production of pure silica from rice husk waste in Kazakhstan / S. Azat, A.V. Korobeinyk, K. Moustakas [et al.J // Journal of Cleaner Production. — 2019. — Vol. 217. — P. 352-359.

14. Ummah H. Analysis SEM the Chemical and Physics Composition of Used Rice Husks as an Absorber Plate / H. Ummah // International Journal of Engineering. — 2016. — Vol. 2. — No 1. — P. 25—30.

15. European Bioplastics. Bioplastics market data 2023 // European Bioplastics Report. — 2023.

16. Tester R.F. Starch — composition, fine structure and architecture / R.F. Tester, J. Karkalas, X. Qi // Journal of Cereal Science. — 2004. — Vol. 39. — P. 151-165.

17. Liu H. Thermal processing of starch-based polymers / H. Liu, F. Xie, L. Yu [et al.J // Progress in Polymer Science. — 2009. — Vol. 34. — P. 1348-1368.

18. Averous L. Biodegradable multiphase systems based on plasticized starch: A review / L. Averous // Journal of Macromolecular Science, Part C: Polymer Reviews. — 2004. — Vol. 44. — P. 231-274.

19. Teixeira E.M. The effect of glycerol/sugar/water and sugar/water mixtures on the plasticization of diermoplastic starch / E.M. Teixeira, A.L. Da Roz, A.J.F. Carvalho [et al.J // Carbohydrate Polymers. — 2007. — Vol. 69. — P. 619-624.

20. Wu C. Fabrication, characterization, and application of biocomposites from polylactic acid with renewable rice husk as reinforcement / C. Wu, C. Tsou // Journal of Polymer Research. — 2019. — Vol. 26. — P. 44.

21. Farah S. Physical and mechanical properties of PLA, and their functions in widespread applications — A comprehensive review / S. Farah, D.G. Anderson, R. Langer // Advanced Drug Delivery Reviews. — 2016. — Vol. 107. — P. 367-392.

22. Auras R. An overview of polylactides as packaging materials / R. Auras, B. Harte, S. Selkc // Macromolecular Bioscience. — 2004. — Vol. 4. — P. 835-864.

23. Petchwattana N. Mechanical properties, thermal degradation and natural weathering of high density polyethylene/rice hull composites compatibilized with maleic anhydride grafted polyethylene / N. Petchwattana, S. Covavisaruch, S. Chanakul // Journal of Polymer Research. — 2012. — Vol. 19. — P. 9921.

24. Jamshidian M. Poly-lactic acid: Production, applications, nanocomposites, and release studies / M. Jamshidian, E.A. Tehrany, M. Imran fet al.] // Comprehensive Reviews In Food Science and Food Safety. — 2010. — Vol. 9. — P. 552-571.

25. FAO Rice Market Monitor // Food and Agriculture Organization. — 2010. — Vol. 13. — № 1.

26. Bisht N. Rice husk as a fibre in composites: A review / N. Bisht, P.C. Cope, N. Rani // Journal of Mechanical Behavior of Materials. — 2020. — Vol. 29. — P. 147-162.

27. Rudnik E. Compostable polymer materials: Definitions, structures, and methods of preparation // Compostable Polymer Materials. — 2019. — P. 1-14.

28. GOST R 70718-2023. Resursosberezhenic. Obrashhenie s othodami. Metodicheskie rekomendacii po utilizacii organicheskih frakcij [Resource saving. Waste management. Guidelines for the utilization of organic fractions!. — Introd. 2023-06-01. — Moscow : Rosstandart, 2023. [in Russian]

29. Nguyen M. Effect of plasma and NaOH treatment for rice husk/PP composites / M. Nguyen, B. Kim, J. Ha [et al.J // Advanced Composite Materials. — 2011. — Vol. 20. — P. 435-442.

30. Lim L.T. Processing technologies for polyflactic acid) / L.T. Lim, R. Auras, M. Rubino II Progress in Polymer Science. — 2008. — Vol. 33. — P. 820-852.

31. Poddenezhny E.N. Osobennosti fomiirovanija biorazalagaemyh kompozitov, napolnennyh risovoj luzgoj [Peculiarities of formation biodegradable composites, filled with rice lusga] / E.N. Poddenezhny, N.E. Drobyshevskaya [et al.] II Vestnik GGTU im. P.O. Sukhogo [Bulletin of the Sukhoi State Technical Technical University]. — 2021. — № 4 (87). — URL: https://cyberleninka.ni/amcle/n/osobemiosti-formirovatiiya-biorazlagaemyh-kompozitov-napohiemiyh-risovoy-luzgoy (accessed: 02.05.2025). fin Russianl

32. Sadritdinov A.R. Polimernye kompozity na osnove vtorichnogo polipropilena, napolnennogo risovoj sheluhoj [Polymer composites based on recycled polypropylene filled with rice husk] : dis. ... of PhD in Technical Sciences : 1.4.7 / A.R. Sadritdinov. — Ufa, 2021. — 23 p. [in Russian]

33. Aung Htut Thu. Poluchenie kompozicionnyh materialov na osnove produktov pererabolkt risovoj sheluhi [Production of composite materials based on rice husk processing products] : PhD thesis in Technical Sciences : 05.17.11 / Aung Htut Thu. — Moscow, 2020. — 202 p. [in Russian]

34. Gotlib E.M. Vlijanie zoly risovoj i grechnevoj sheluhi na biorazlagaemost' jepoksidnyh materialov [Influence of rice and buckwheat husk ash on biodegradability of epoxy materials] / E.M. Gotlib, E.V. Perushkina [el al.] // Izvestiya vuzov. Prikladnaya khimiya i biotekhnologiya [Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology]. — 2022. — Vol. 12. — № 3. — P. 447-454. — DOI: 10.21285/2227-2925-2022-12-3-447-454. [in Russianl

35. Arrieta M.P. PLA-PHB/cellulose based films: Mechanical, barrier and disintegration properties / M.P. Arrieta, E. Fortunati, F. Dominici let ai.| // Polymer Degradation and Stability. — 2014. — Vol. 132. — P. 157-166.

36. GOST R 57226-2016. Plastmassy. Opredelenie stepeni razlozhenija v ustanovlennyh uslovijah kompostirovanija v processe probnyh ispytanij [Plastics. Determination of the degree of disintegration under defined composting conditions in a pilot-scale test], — Introd. 2017-05-01. — Moscow : Rosstandart, 2016. — URL: https://docs.cntd.ru/document/1200141088 (accessed: 22.01.2022). [in Russian]

37. Sergienko V.I. Vozobnovljaemye istochniki himicheskogo syr'ja: kompleksnaja pererabotka othodov proizvodstva risa i grechihi [Renewable sources of chemical raw materials: complex processing of rice and buckwheat production waste] / V.I. Sergienko, L.A. Zemnukhova, A.G. Egorov [et al.] // Rossijskij himicheskij zhurnal [Russian Chemical Journal], —2004. — Vol. XLVIII, № 3. — P. 116-124. [in Russian]

38. Tuomela M. Biodégradation of lignin in a compost environment / M. Tuomela, M. Vikman, A. Hatakka [et al.] // Bioresource Technology. — 2000. — Vol. 72. — P. 169-183.

39. Siddique R. Recycling of agricultural waste in concrete: A review / R. Siddique, K. Singh, M. Singh // Resources, Conservation and Recycling. — 2021. —Vol. 166.— P. 105356.

40. EN 13432:2000. Packaging—Requirements for packaging recoverable through composting and biodégradation. — European Standard, 2000.

41. Yang H.S. Water absorption behaviour and mechanical properties of lignocellulosic filler-polyolefin bio-composites / H.S. Yang, H.J. Kim, H.J. Park Let al.J // Composite Structures. — 2006. — Vol. 72. — P. 429-437.

42. Rozman H.D. The mechanical and dimensional properties of rice husk-unsaturated polyester composites / H.D. Rozman, L. Musa, A. Abubakar // Polymer-Plastics Technology and Engineering. — 2005. — Vol. 44. — P. 489-500.

43. Shah A. ur R. Mechanical, Thermal, and Fire Retardant Properties of Rice Husk Biochar Reinforced Recycled High-Density Polyethylene Composite Material / A. ur R. Shah, A. Imdad, A. Sadiq let al.] // Polymers. — 2023. — Vol. 15. — N° 8. —1827 p. — DOI: 10.3390/polyml5081827.

44. Bisht N. Mechanical properties of rice husk flour reinforced epoxy biocomposite / N. Bisht // International Journal of Engineering Research and Applications. — 2015. — Vol. 5. — №6. — P. 123-128.

45. EN 310:1993. Wood-based panels - Determination of modulus of elasticity in bending and of bending strength. — European Standard, 1993.