Circa tre quarti della biomassa negli impianti di luppolo utilizzati nella produzione della birra finisce nelle discariche. Ma un gruppo di ricercatori giapponesi ha sviluppato una tecnica che "ricicla" il luppolo di scarto in nanofibre di cellulosa (CNF). Un articolo che descrive la tecnica è stato pubblicato sulla rivista ACS Scienze e tecnologie agrarie l'11 giugno

Negli ultimi anni, la produzione di birra artigianale è esplosa in popolarità in tutto il mondo, compresi molti stili di birra che utilizzano molti più e diversi tipi di luppolo rispetto alle birre commerciali convenzionali. Un conservante tradizionale nella birra, il luppolo aggiunge anche una ricca amarezza e conferisce aromi e sapori floreali o agrumati. Di conseguenza, la produzione di luppolo ha raggiunto un record nel 2019.

Però, solo il fiore della pianta del luppolo viene utilizzato nella produzione della birra. Gli steli e le foglie, che costituiscono circa il 75% della biomassa prodotta nella coltivazione del luppolo, vengono generalmente bruciati o gettati in una discarica dopo il raccolto. Poiché circa il 75% delle piante di luppolo finisce in discarica, la tecnica dovrebbe ridurre i crescenti rifiuti e l'impronta del suolo dell'industria della birra, riducendo anche le materie prime del petrolio.

Un gruppo di ricercatori ha sviluppato una tecnica che "ricicla" questi prodotti di scarto utilizzando i gambi di luppolo come materia prima per estrarre i CNF. Dagli anni 2000, c'è stato un crescente interesse per i CNF a causa delle loro eccezionali proprietà, compreso il peso ridotto e l'elevata resistenza e stabilizzazione. Grazie a questi vantaggi, I CNF dovrebbero essere utilizzati come eccellenti materiali derivati ​​dalle piante per ridurre la quantità di plastica a base di petrolio in varie applicazioni industriali come l'industria automobilistica e abitativa, nonché i settori alimentare e cosmetico.

"Questo meriterebbe davvero un caloroso 'applauso' se riuscissimo a ridurre la dipendenza dal petrolio riducendo anche radicalmente i rifiuti agricoli dell'industria della birra, " disse Izuru Kawamura, professore associato presso la Graduate School of Engineering Science presso la Yokohama National University e ricercatore capo del progetto.

I CNF erano stati estratti con successo dal legno e da scarti agroindustriali come foglie di ananas, gambi di banana, scorze di pompelmo, e persino fondi di caffè spesi dai caffè.

"Ma fino ad ora, non era stato fatto alcun tentativo di isolare i CNF dai gambi di luppolo, " ha aggiunto Kawamura.

Le pareti cellulari delle piante sono costituite da microfibrille di cellulosa, o fibre molto piccole e sottili, in una matrice composta da lignina ed emicellulosa. Le particolari composizioni chimiche della cellulosa, emicellulosa, e lignina variano ampiamente a seconda della fonte delle fibre.

In genere, I CNF vengono estratti dalla pasta di legno attraverso una serie di fasi di purificazione seguite da un raffinamento tramite trattamento con sostanze chimiche o enzimi. In precedenza, una tecnica che prevede l'applicazione di 2, 2, 6, Il radicale 6-tetrametilpiperidina-1-ossile (descritto più semplicemente come 'TEMPO) alla cellulosa pretrattata dal legno seguita da una delicata disintegrazione meccanica in acqua aveva ottenuto CNF di 3-4 nanometri di larghezza.

I ricercatori hanno utilizzato la tecnica TEMPO, ma ha anche ridotto i processi di pretrattamento per rimuovere la lignina e l'emicellulosa nei gambi di luppolo che sono considerati fibre lignocellulosiche prima della fase TEMPO. Anche senza i pretrattamenti, potrebbero ottenere CNF con una mediana di circa 2 nanometri. Utilizzando l'analisi della composizione chimica, sono stati in grado di concludere che i gambi di luppolo contenevano una proporzione di cellulosa che è quasi uguale in proporzione a quella del legno.

Ciò significa che non solo questa tecnica potrebbe sostituire il petrolio, ma in una terza vittoria ambientale, anche gli scarti di luppolo potrebbero essere utilizzati al posto del legno come fonte alternativa per i CNF.

"Potresti anche dire 'tre applausi' per i CNF dal luppolo".

Come passo successivo, il team vuole effettivamente preparare alcune emulsioni stabilizzate da CNF derivati ​​dal gambo del luppolo e dimostrare all'industria la loro fattibilità. In caso di successo, dovrebbero portare a una significativa riduzione della quantità di tensioattivi sintetici convenzionali utilizzati.