Se le banane appena acquistate vengono conservate in un cesto di frutta pieno, allora non rimarranno gialli molto a lungo. Solo pochi giorni dopo, i frutti storti assumono un colore brunastro ed è più probabile che vengano buttati via che mangiati. La ragione di questa rapida maturazione è l'etilene chimico. L'ormone vegetale gassoso non funziona solo come sostanza messaggera all'interno di un singolo frutto, ma influenza anche altri esemplari vicini. L'etilene innesca una vera e propria reazione a catena stimolando la produzione di (più) etilene in altre piante e frutti. E più etilene significa maturazione più rapida. Perciò, frutti come le mele che emettono livelli particolarmente elevati di etilene causano una maturazione prematura in, dire, Banana, che mostra una reazione particolarmente forte in risposta all'ormone. Quando si conserva questo alimento insieme, la rapida maturazione può diventare un effetto collaterale indesiderabile. La frutta non può essere conservata a lungo, il che non solo porta a perdite di cibo in casa nel frigorifero, ma anche nell'intera filiera dall'importatore al commercio all'ingrosso e al dettaglio.

Platino per una maturazione più lenta

Per contrastare il processo di maturazione accelerata, l'etilene deve essere tenuto lontano da frutta e verdura. Per questo scopo, I ricercatori dell'Empa/ETH di Zurigo Huizhang Guo e Mirko Lukovic hanno sviluppato un'idea per degradare l'etilene rilasciato da frutta e verdura. Il concept si basa su una struttura in legno delignificata arricchita con un catalizzatore disperso a livello atomico. Il legno è costituito da tre sostanze fondamentali:cellulosa, emicellulosa e lignina. I ricercatori hanno utilizzato un protocollo sviluppato nella cattedra di Scienza dei materiali del legno all'ETH di Zurigo e all'Empa e con l'aiuto di una soluzione acida hanno sciolto sia la lignina, sostanza legante del legno, e una parte delle emicellulose. Ciò rende la restante struttura della cellulosa estremamente porosa con una superficie specifica molto ampia. Queste proprietà rendono il legno delignificato una perfetta impalcatura naturale per un catalizzatore.

In un passaggio successivo, il legno delignificato viene messo in due diverse soluzioni. La prima crea le fondamenta in modo che le particelle di platino possano successivamente aderire alle pareti cellulari del legno; il secondo contiene le particelle di platino, che poi entrano nella struttura in legno.

Questo concetto è simile a quello utilizzato nei motori delle automobili. Quando l'etilene scorre attraverso questa struttura porosa, ripetutamente "urta contro" il platino legato alla superficie che catalizza la degradazione dell'etilene in acqua e anidride carbonica (CO ₂ ). Il team dell'Empa potrebbe dimostrare che, a temperatura ambiente, il catalizzatore decompone praticamente tutto l'ormone vegetale emesso. Se la temperatura scende a 0 gradi, però, l'acqua, uno dei prodotti della reazione, non può più evaporare, attaccandosi al catalizzatore e impedendo qualsiasi ulteriore reazione chimica. Per liberare il catalizzatore dallo strato di acqua condensata e farlo funzionare di nuovo, è sufficiente riscaldare l'intera struttura per qualche minuto ogni due ore, dice Lukovic.

Questi risultati dimostrano la funzionalità del legno modificato arricchito con catalizzatore. Il prossimo passo sarebbe un upscaling del concetto a livelli industriali, dicono i ricercatori. Versioni più grandi e prodotte in serie del loro prototipo potrebbero essere installate in frigoriferi e celle frigorifere, rallentando così il processo di maturazione e mantenendo frutta e verdura fresche per un tempo notevolmente più lungo. Cosa c'è di più, la durata di un tale catalizzatore potrebbe essere lunga quanto la durata del frigorifero stesso.

Pioneer già sul mercato

Il concetto di etilene degradante cataliticamente per prolungare la durata di conservazione della frutta non è nuovo; dal 2015, l'azienda giapponese Hitachi produce frigoriferi dotati di catalizzatori al platino. Hitachi utilizza la silice come struttura per le nanoparticelle di platino. I ricercatori dell'Empa hanno migliorato questo concetto utilizzando un'impalcatura a base di legno e un utilizzo più efficiente del catalizzatore al platino (piuttosto costoso). Il legno delignificato è una risorsa ecologica e rinnovabile con una struttura notevolmente porosa e gerarchica. Ciò consente alle nanoparticelle di platino di dimensioni di 20 nanometri di essere distribuite in modo uniforme ed efficiente in un volume molto piccolo per ottenere l'effetto catalitico desiderato. Inoltre, la tecnologia sviluppata in Empa evita una potenziale contaminazione dell'alimento con nano/micro particelle di platino fissando il catalizzatore sulla superficie della struttura porosa del legno.