Le polyéthylène (PE) et l'éthylène-alcool vinylique (EVOH) sont généralement utilisés comme matériaux de revêtement pour améliorer les propriétés de faible barrière des emballages en papier, mais ces substances ne se décomposent pas et n'aggravent pas la pollution microplastique lorsqu'elles sont éliminées dans l'environnement naturel.

En réponse à ce problème, des matériaux d'emballage fabriqués à partir de substances d'origine biologique et de plastiques biodégradables ont été développés, mais dans la plupart des cas, à mesure que les performances de l'emballage s'améliorent, la biodégradabilité diminue rapidement.

Une équipe de recherche conjointe dirigée par le professeur Jaewook Myung du Département de génie civil et environnemental, le professeur Hanseul Yang du Département des sciences de la vie et le professeur Jongcheol Seo du Département d'emballage et de logistique de l'Université Yonsei a relevé le défi de l'équilibre entre les performances de l'emballage et durabilité. Ils ont développé avec succès un matériau de revêtement de papier durable, biodégradable et haute performance.

Les travaux ont été publiés dans la revue Green Chemistry. et Chimie alimentaire .

L’équipe a utilisé du poly(alcool vinylique) (PVA) réticulé à l’acide borique, un plastique biodégradable, pour recouvrir le papier, améliorant ainsi sa biodégradabilité, ses propriétés barrières et sa résistance. Le papier couché obtenu présentait des performances supérieures à celles des plastiques conventionnels, avec d'excellentes propriétés barrière et résistance physique, même dans des conditions humides.

L'équipe a également mené un examen approfondi de la biodégradation et de la biocompatibilité pour évaluer systématiquement la durabilité du papier couché nouvellement développé. La biodégradation a été évaluée en simulant l'environnement marin, connu pour ses conditions de biodégradabilité difficiles.

L’équipe a utilisé un bioréacteur basé sur le système respiratoire pour mesurer le degré de minéralisation du carbone en dioxyde de carbone. Après 111 jours de biodégradation, il a été constaté que les papiers couchés atteignaient une biodégradation de 59 à 82 % en fonction du composant de revêtement.

Le phénomène par lequel les bactéries marines décomposent le matériau de revêtement a été capturé au microscope électronique à balayage. De plus, la biocompatibilité in vitro a été confirmée par des cellules de rein embryonnaire humain et de fibroblastes embryonnaires de souris, ainsi que la biocompatibilité élevée in vivo du papier couché a été vérifiée par des expériences sur souris.

Grâce à cette étude, l’équipe de recherche commune a proposé une stratégie de revêtement capable d’améliorer les performances de l’emballage tout en préservant la durabilité pour remédier aux inconvénients des emballages en papier. Le papier enduit de PVA réticulé à l'acide borique élimine le besoin de conditions de compostage artificiel ou d'installations de traitement des eaux usées.

Étant biodégradable dans les milieux naturels et caractérisé par une faible toxicité, ce papier nouvellement couché n'aggrave pas la pollution de l'environnement s'il est accidentellement jeté. Ainsi, il présente un substitut durable aux matériaux d'emballage en plastique.

Le professeur Jaewook Myung du KAIST, qui a dirigé l'étude sur la durabilité du papier couché, a déclaré :« Le développement d'un revêtement de papier marin biodégradable haute performance est le résultat de la combinaison des technologies innovantes de trois équipes de recherche de premier plan dans chaque domaine. développer des matériaux durables avec d'excellentes performances."

Le professeur Jongchul Seo de l'Université Yonsei, qui a dirigé la recherche sur le développement d'un revêtement de papier haute performance, a déclaré :« Grâce à cette recherche, nous avons développé une technologie d'emballage en papier durable qui peut remplacer les emballages en plastique non dégradables, et nous espérons que la recherche les résultats seront appliqués dans l'industrie."