Dal detersivo liquido per bucato confezionato in cartone ai bicchieri di plastica compostabili, i prodotti di consumo in questi giorni stanno promuovendo sempre più le loro origini sostenibili e rinnovabili.

Ora i ricercatori del Georgia Institute of Technology hanno creato un materiale derivato da gusci di granchio e fibre di alberi che ha il potenziale per sostituire l'imballaggio in plastica flessibile utilizzato per mantenere fresco il cibo.

Il nuovo materiale, che è descritto il 23 luglio sulla rivista ACS Chimica e Ingegneria Sostenibili , è realizzato spruzzando più strati di chitina dai gusci di granchio e cellulosa dagli alberi per formare un film flessibile simile al film di plastica per imballaggio.

"Il principale benchmark con cui lo confrontiamo è il PET, o polietilene tereftalato, uno dei materiali più comuni a base di petrolio nella confezione trasparente che vedi nei distributori automatici e nelle bottiglie di bibite, " ha detto J. Carson Meredith, un professore alla School of Chemical and Biomolecular Engineering della Georgia Tech. "Il nostro materiale ha mostrato una riduzione fino al 67% della permeabilità all'ossigeno rispetto ad alcune forme di PET, il che significa che in teoria potrebbe mantenere i cibi freschi più a lungo."

Cellulosa, che viene dalle piante, è il biopolimero naturale più diffuso al mondo, seguito da chitina, che si trova nei crostacei, insetti e funghi.

Il team ha ideato un metodo per creare un film sospendendo le nanofibre di cellulosa e chitina in acqua e spruzzandole su una superficie in strati alternati. Una volta completamente essiccato, il materiale è flessibile, forte, trasparente e compostabile.

"Abbiamo esaminato i nanocristalli di cellulosa per diversi anni e abbiamo esplorato modi per migliorarli da utilizzare nei compositi leggeri e negli imballaggi per alimenti, a causa dell'enorme opportunità di mercato per gli imballaggi rinnovabili e compostabili, e quanto sarà importante l'imballaggio alimentare in generale man mano che la popolazione continua a crescere, " disse Meredith.

Il team di ricerca includeva anche Meisha Shofner, professore associato presso la School of Materials Science and Engineering e direttore esecutivo ad interim del Renewable Bioproducts Institute, John R. Reynolds, professore nelle scuole di Chimica e Biochimica e Scienza e Ingegneria dei Materiali, e Chinmay Satam, uno studente laureato alla Georgia Tech.

Il team stava esaminando la chitina per una ragione non correlata quando si chiedeva se potesse essere utilizzata negli imballaggi alimentari.

"Ci siamo resi conto che, poiché le nanofibre di chitina sono caricate positivamente, e i nanocristalli di cellulosa sono carichi negativamente, potrebbero funzionare bene come strati alternati nei rivestimenti perché formerebbero una bella interfaccia tra loro, " disse Meredith.

L'imballaggio destinato a preservare il cibo ha bisogno di impedire il passaggio dell'ossigeno. Parte del motivo per cui il nuovo materiale migliora rispetto agli imballaggi in plastica convenzionali come barriera ai gas è dovuto alla struttura cristallina del film.

"È difficile per una molecola di gas penetrare in un cristallo solido, perché deve distruggere la struttura cristallina, " Meredith ha detto. "Qualcosa come il PET d'altra parte ha una quantità significativa di contenuto amorfo o non cristallino, quindi ci sono più percorsi più facili da attraversare per una piccola molecola di gas."

Gli ambientalisti hanno cercato a lungo modi rinnovabili per sostituire i materiali a base di petrolio nei prodotti di consumo. Con la quantità di cellulosa già prodotta e una pronta fornitura di sottoprodotti ricchi di chitina avanzati dall'industria alimentare dei crostacei, è probabile che ci sia materiale più che sufficiente per rendere i nuovi film una valida alternativa all'imballaggio flessibile, disse Meredith.

Ancora, c'è altro lavoro da fare. Per rendere il nuovo materiale eventualmente competitivo con il film per imballaggio flessibile sul costo, sarà necessario sviluppare un processo produttivo che massimizzi l'economia di scala. Inoltre, mentre i processi industriali per la produzione di massa della cellulosa sono maturi, i metodi per produrre la chitina sono ancora agli inizi, disse Meredith. E, sono inoltre necessarie ulteriori ricerche per migliorare la capacità del materiale di bloccare il vapore acqueo.