De detergente líquido para roupas embalado em papelão a copos de plástico compostáveis, produtos de consumo hoje em dia estão cada vez mais promovendo suas origens sustentáveis ​​e renováveis.

Agora, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia criaram um material derivado de cascas de caranguejo e fibras de árvores que tem o potencial de substituir a embalagem de plástico flexível usada para manter os alimentos frescos.

O novo material, que é descrito em 23 de julho no jornal Química e Engenharia Sustentáveis ​​da ACS , é feito pulverizando várias camadas de quitina de cascas de caranguejos e celulose de árvores para formar um filme flexível semelhante ao filme de embalagem de plástico.

"O principal benchmark com o qual comparamos é o PET, ou tereftalato de polietileno, um dos materiais à base de petróleo mais comuns nas embalagens transparentes que você vê em máquinas de venda automática e garrafas de refrigerantes, "disse J. Carson Meredith, professor da Escola de Engenharia Química e Biomolecular da Georgia Tech. "Nosso material mostrou uma redução de até 67 por cento na permeabilidade ao oxigênio em algumas formas de PET, o que significa que poderia, em teoria, manter os alimentos frescos por mais tempo. "

Celulose, que vem de plantas, é o biopolímero natural mais comum do planeta, seguido em seguida por quitina, que é encontrado em crustáceos, insetos e fungos.

A equipe desenvolveu um método para criar um filme suspendendo nanofibras de celulose e quitina em água e pulverizando-as em uma superfície em camadas alternadas. Depois de totalmente seco, o material é flexível, Forte, transparente e compostável.

“Há vários anos víamos os nanocristais de celulose e explorávamos maneiras de aprimorá-los para uso em compósitos leves e embalagens para alimentos, por causa da enorme oportunidade de mercado para embalagens renováveis ​​e compostáveis, e a importância da embalagem de alimentos em geral, à medida que a população continua a crescer, "Meredith disse.

A equipe de pesquisa também incluiu Meisha Shofner, professor associado da Escola de Ciência e Engenharia de Materiais e diretor executivo interino do Instituto de Bioprodutos Renováveis, John R. Reynolds, professor nas escolas de Química e Bioquímica e Ciência e Engenharia de Materiais, e Chinmay Satam, um estudante de graduação na Georgia Tech.

A equipe estava investigando a quitina por um motivo não relacionado quando se perguntou se ela poderia ser usada em embalagens de alimentos.

"Reconhecemos que, porque as nanofibras de quitina são carregadas positivamente, e os nanocristais de celulose são carregados negativamente, eles podem funcionar bem como camadas alternadas em revestimentos porque formariam uma boa interface entre eles, "Meredith disse.

As embalagens destinadas a preservar os alimentos precisam impedir a passagem de oxigênio. Parte da razão pela qual o novo material melhora em relação à embalagem de plástico convencional como barreira de gás é por causa da estrutura cristalina do filme.

"É difícil para uma molécula de gás penetrar em um cristal sólido, porque tem que perturbar a estrutura cristalina, "Disse Meredith." Algo como PET, por outro lado, tem uma quantidade significativa de conteúdo amorfo ou não cristalino, portanto, há mais caminhos mais fáceis para uma pequena molécula de gás encontrar seu caminho. "

Os ambientalistas há muito procuram maneiras renováveis ​​de substituir materiais à base de petróleo em produtos de consumo. Com a quantidade de celulose já produzida e um pronto suprimento de subprodutos ricos em quitina que sobram da indústria de moluscos, provavelmente há material mais do que suficiente disponível para tornar os novos filmes uma alternativa viável de embalagem flexível, Meredith disse.

Ainda, há mais trabalho a ser feito. Para tornar o novo material competitivo com filme de embalagem flexível no custo, um processo de fabricação que maximize a economia de escala precisará ser desenvolvido. Adicionalmente, enquanto os processos industriais de produção em massa de celulose estão maduros, métodos para produzir quitina ainda estão em sua infância, Meredith disse. E, mais pesquisas também são necessárias para melhorar a capacidade do material de bloquear o vapor de água.