Desde detergente líquido para ropa empaquetado en cartón hasta vasos de plástico compostables, los productos de consumo en estos días están promocionando cada vez más sus orígenes sostenibles y renovables.
por el Instituto de Tecnología de Georgia
Ahora, los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han creado un material derivado de las cáscaras de cangrejo y las fibras de los árboles que tiene el potencial de reemplazar el embalaje de plástico flexible utilizado para mantener los alimentos frescos.
El nuevo material, que se describe el 23 de julio en la revista ACS Sustainable Chemistry and Engineering , se hace rociando múltiples capas de quitina de las cáscaras de cangrejo y celulosa de los árboles para formar una película flexible similar a la película de embalaje de plástico.
«El principal punto de referencia con el que lo comparamos es el PET, o tereftalato de polietileno, uno de los materiales a base de petróleo más comunes en los envases transparentes que se ven en las máquinas expendedoras y las botellas de refrescos», dijo J. Carson Meredith, profesor en Georgia Escuela Técnica Superior de Ingeniería Química y Biomolecular. «Nuestro material mostró una reducción de hasta un 67 por ciento en la permeabilidad al oxígeno sobre algunas formas de PET, lo que significa que en teoría podría mantener los alimentos frescos por más tiempo».
La celulosa, que proviene de las plantas, es el biopolímero natural más común del planeta, seguido de la quitina, que se encuentra en los mariscos, insectos y hongos.
El equipo ideó un método para crear una película suspendiendo nanofibras de celulosa y quitina en agua y rociándolas sobre una superficie en capas alternas. Una vez completamente seco, el material es flexible, fuerte, transparente y compostable.
«Habíamos estado buscando nanocristales de celulosa durante varios años y explorando formas de mejorarlos para su uso en compuestos livianos, así como en empaques de alimentos , debido a la gran oportunidad de mercado para empaques renovables y compostables, y cuán importante será el empaque de alimentos en general. a medida que la población continúa creciendo «, dijo Meredith.Jugar00:0001:16ConfiguracionesPIPAIngrese a pantalla completaJugarInvestigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han creado un material derivado de cáscaras de cangrejo y fibras de árboles que tiene el potencial de reemplazar el embalaje de plástico flexible utilizado para mantener los alimentos frescos. Crédito: Brice Zimmerman, Georgia Tech.
El equipo de investigación también incluyó a Meisha Shofner, profesora asociada en la Facultad de Ciencia e Ingeniería de Materiales y directora ejecutiva interina del Instituto de Bioproductos Renovables, John R. Reynolds, profesor en las escuelas de Química y Bioquímica e Ciencia e Ingeniería de Materiales, y Chinmay Satam, un estudiante graduado en Georgia Tech.
El equipo había estado investigando la quitina por una razón no relacionada cuando se preguntaron si podría tener uso en el envasado de alimentos.
«Reconocimos que debido a que las nanofibras de quitina están cargadas positivamente y los nanocristales de celulosa están cargados negativamente, podrían funcionar bien como capas alternas en los recubrimientos porque formarían una buena interfaz entre ellos», dijo Meredith.
El embalaje destinado a preservar los alimentos necesita evitar que el oxígeno pase. Parte de la razón por la cual el nuevo material mejora con respecto al empaque de plástico convencional como barrera de gas es debido a la estructura cristalina de la película.
«Es difícil para una molécula de gas penetrar un cristal sólido, porque tiene que alterar la estructura del cristal», dijo Meredith. «Por otro lado, algo como el PET tiene una cantidad significativa de contenido amorfo o no cristalino, por lo que hay más caminos más fáciles para que una pequeña molécula de gas pueda abrirse paso».
Los ambientalistas han buscado durante mucho tiempo formas renovables para reemplazar los materiales a base de petróleo en los productos de consumo . Con la cantidad de celulosa ya producida y un suministro de subproductos ricos en quitina de la industria alimentaria de mariscos, es probable que haya material más que suficiente disponible para hacer de las nuevas películas una alternativa viable de empaque flexible, dijo Meredith.
Aún así, hay más trabajo por hacer. Para que el nuevo material finalmente sea competitivo con la película de empaque flexible en costo, será necesario desarrollar un proceso de fabricación que maximice la economía de escala. Además, aunque los procesos industriales para producir celulosa en masa son maduros, los métodos para producir quitina todavía están en su infancia, dijo Meredith. Y, también se necesita más investigación para mejorar la capacidad del material para bloquear el vapor de agua.
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