SCP as plastic material
2022 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
SCP som plastmaterial (Swedish)
Abstract [sv]
Plast används i en mängd olika tillämpningar, mestadels på grund av deras mångsidighet och bearbetbarhet, vilket i många fall gör dem svåra att byta mot andra alternativ. Beroende på det specifika plastmaterial som används kan användningen också medföra vissa nackdelar. Majoriteten av plast som används idag är tillverkad av icke-förnybara resurser, och beroende på hanteringen efter uttjänt livslängd kan de hamna på deponi eller i naturen. På senare tid har det också väckts medvetenhet kring frågor som rör utsläpp av mikroplastföroreningar. För att bekämpa dessa problem har flera biobaserade plaster utvecklats och introducerats på marknaden. Globalt sett utgör användningen av bioplast fortfarande bara under en procent av den totala marknaden. Därför dras slutsatsen att det finns ett behov av utveckling inom både val och bearbetning av råmaterial för att producera bioplaster. Detta examensarbete föreslår ett alternativt tillvägagångssätt för att anskaffa material för framställning av bioplaster, nämligen användningen av encellsproteiner (SCP). Plastfilmer tillverkades av matbaserad SCP och de producerade proverna testades för att bedöma deras egenskaper. CIELAB-färgskalan användes för att studera utvecklingen av färg i proverna genom att skanna och digitalt bearbeta bilderna. Detta visade på en gulbrun färg med en mörkare provfärg med ökad bearbetningstid och temperatur för formpressningen, detta på grund av Maillard-reaktioner. SEM visade att det inte bildades en kontinuerlig matris i proverna och att det fanns hålrum och sprickor både på ytan och inuti filmerna. De övergripande mekaniska egenskaperna var jämförelsevis lägre än för andra liknande material. Med FTIR och en dekonvolution av Amid I-bandet (1700 till 1586 cm-1) analyserades det sekundära proteinets struktur. detta visade att vid bearbetningen av materialet omvandlas β-flak med svagt vätebundna peptidgrupper till både oordnade proteinstrukturer och β-flak med starkt vätebundna peptidgrupper.
Abstract [en]
Plastics are used in a variety of applications, mostly due to their versatility and processability, making them hard to exchange for alternatives in many cases. Depending on the specific plastic material that is used, the usage also might come with certain drawbacks. The majority of plastics used today are produced from non-renewable resources, and depending on the end-of-life management, they might end up in landfill or in nature. Lately, there has also been awareness raised of issues that arises from microplastic pollution. To combat these issues, there have been several bio-sourced plastics developed and introduced to the market. Globally, the usage of bioplastics is still only accounting for under a percent of the total market. Therefore, it is concluded that there is a need for development of the sourcing and processing of raw material to produce bioplastics. This thesis proposes an alternative approach to the sourcing of material for producing bioplastics, namely the usage of single cell proteins (SCP). Plastic films were manufactured from food-based SCP and the produced samples were tested to assess their properties. The CIELAB colour scale was used to study development of colour in the samples by scanning and digitally processing the images. This concluded a yellowish-brown colour with a darkening of sample colour with increased processing time and temperature of the compression moulding, due to Maillard reactions. SEM showed that there was not a continuous matrix forming in the samples and that there where voids and cracks both on surface and the bulk of the films. The overall mechanical properties where comparatively lower than other similar materials. With FTIR and a deconvolution of the Amide I-band (1700 to 1586 cm-1), the secondary protein structured was analysed. this showed that in the processing of the material, β-Sheets with weakly hydrogen-bonded peptide groups, are processed into both unordered protein structures and β-Sheets with strongly hydrogen-bonded peptide groups.
Place, publisher, year, edition, pages
2022.
Series
TRITA-CBH-GRU ; 2022:280
Keywords [en]
Single cell protein, protein, plastic, mechanical properties, biopolymers
Keywords [sv]
Single-cell proteiner, protein, plast, mekaniska egenskaper, biopolymerer
National Category
Polymer Technologies
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-320675OAI: oai:DiVA.org:kth-320675DiVA, id: diva2:1707195
Subject / course
Polymeric Materials
Educational program
Degree of Master - Macromolecular Materials
Supervisors
Examiners
2022-10-312022-10-31