p Um biomaterial barato que pode ser usado para substituir de forma sustentável os revestimentos de barreira de plástico em embalagens e muitas outras aplicações foi desenvolvido por pesquisadores da Penn State, quem prevê sua adoção reduziria muito a poluição. p Completamente compostável, o material - um complexo de polissacarídeo polieletrólito - é composto por partes quase iguais de polpa de celulose tratada de madeira ou algodão, e quitosana, que é derivado da quitina - o ingrediente principal nos exoesqueletos de artrópodes e crustáceos. A principal fonte de quitina são as montanhas de cascas de lagostas, caranguejos e camarões consumidos por humanos.

p Esses revestimentos de barreira ecológicos têm inúmeras aplicações que variam de papel resistente à água, para revestimentos para telhas de teto e painéis de parede, para revestimentos de alimentos para selar o frescor, de acordo com o pesquisador principal Jeffrey Catchmark, professor de engenharia agrícola e biológica, Faculdade de Ciências Agrárias.

p "O material é inesperadamente forte, propriedades adesivas insolúveis são úteis para embalagens, bem como outras aplicações, como melhor desempenho, compostos de fibra de madeira totalmente naturais para construção e até mesmo pisos, "disse ele." E a tecnologia tem potencial para ser incorporada aos alimentos para reduzir a absorção de gordura durante a fritura e manter a crocância. Uma vez que o revestimento é essencialmente à base de fibra, é um meio de adicionar fibra às dietas. "

p A ligação incrivelmente resistente e durável entre a carboximetilcelulose e a quitosana é a chave, ele explicou. Os dois polissacarídeos muito baratos - já usados ​​na indústria de alimentos e em outros setores industriais - têm cargas moleculares diferentes e se prendem em um complexo que fornece a base para filmes impermeáveis, revestimentos, adesivos e muito mais.

p O potencial de redução da poluição é imenso se esses revestimentos de barreira substituírem milhões de toneladas de plástico à base de petróleo associado a embalagens de alimentos usadas todos os anos nos Estados Unidos - e muito mais globalmente, Catchmark anotado.

p Ele destacou que a produção mundial de plástico se aproxima dos 300 milhões de toneladas por ano. Em um ano recente, mais de 29 milhões de toneladas de plástico tornaram-se resíduos sólidos urbanos nos EUA e quase a metade eram embalagens de plástico. Prevê-se que 10 por cento de todo o plástico produzido globalmente se tornará lixo oceânico, representando uma ameaça significativa para a saúde humana e ecológica.

p Os revestimentos de complexo polissacarídeo polieletrólito tiveram um bom desempenho na pesquisa, cujas descobertas foram publicadas recentemente em Química verde . Papelão revestido com o biomaterial, composta por partículas fibrosas nanoestruturadas de carboximetilcelulose e quitosana, exibiu fortes propriedades de barreira de óleo e água. O revestimento também resistiu ao tolueno, heptano e soluções de sal e exibiram melhores propriedades mecânicas úmidas e secas e de barreira ao vapor de água.

p "Esses resultados mostram que os materiais à base de complexos de polissacarídeos polieletrólitos podem ser alternativas de barreira competitivas aos polímeros sintéticos para muitas aplicações comerciais, "disse Catchmark, quem, em concerto com Penn State, solicitou uma patente sobre os revestimentos.

p "Além disso, este trabalho demonstra que novo, propriedades inesperadas emergem de sistemas multi-polissacarídeos envolvidos na complexação eletrostática, habilitando novos aplicativos de alto desempenho. "

p Catchmark começou a fazer experiências com biomateriais que poderiam ser usados ​​em vez de plásticos há cerca de uma década, devido a preocupações com a sustentabilidade. Ele se interessou por celulose, o principal componente da madeira, porque é o maior volume sustentável, material renovável na terra. Catchmark estudou sua nanoestrutura - como ela é montada em nanoescala.

p Ele acreditava que poderia desenvolver materiais naturais mais robustos e melhorar suas propriedades, para que pudessem competir com materiais sintéticos que não são sustentáveis ​​e geram poluição - como o laminado de polietileno de baixa densidade aplicado ao cartão, Isopor e plástico sólido usados ​​em copos e garrafas.

p "O desafio é, para fazer isso, você deve ser capaz de fazê-lo de uma forma que seja manufaturável, e tem que ser mais barato que o plástico, "Catchmark explicou." Porque quando você faz uma mudança para algo que é mais verde ou sustentável, você realmente tem que pagar pela troca. Portanto, tem que ser menos caro para que as empresas possam realmente ganhar algo com isso. Isso cria um problema para materiais sustentáveis ​​- uma inércia que deve ser superada com um custo menor. "

p Financiado por uma bolsa de Pedidos de Pesquisa para Inovação do College of Agricultural Sciences, A Catchmark atualmente está trabalhando para desenvolver parceiros de comercialização em diferentes setores da indústria para uma ampla variedade de produtos.

p "Estamos tentando dar o último passo agora e causar um impacto real no mundo, e fazer com que as pessoas da indústria parem de usar plásticos e, em vez disso, usem esses materiais naturais, "ele disse." Então eles (consumidores) têm uma escolha - depois que os biomateriais são usados, eles podem ser reciclados, enterrado no solo ou compostado, e eles se decomporão. Ou eles podem continuar a usar plásticos que vão acabar nos oceanos, onde persistirão por milhares de anos. "

p Também envolvidos na pesquisa estavam Snehasish Basu, bolsista de pós-doutorado, e Adam Plucinski, estudante de mestrado, agora é instrutor de engenharia na Penn State Altoona. A equipe do Instituto de Pesquisa de Materiais da Penn State forneceu assistência com o projeto.