از مایع لباس‌شویی بسته‌بندی شده در مقوا تا فنجان‌های پلاستیکی کامپوزیتی، این روزها محصولات مصرفی به طور روزافزونی سرچشمه‌های زیست‌سازگار و تجدیدپذیرشان را به رخ می‌کشند. اخیراً محققین مؤسسه‌ی فناوری جورجیا روشی برای حفاظت بهتر از تازگی مواد غذایی معرفی نموده‌اند.
اخیراً پژوهشگران موسسه‌ی فناوری جورجیا موادی از صدف خرچنگ و الیاف سلولزی درختان ساخته‌اند که می‌تواند در آینده جایگزین بسته‌بندی‌های پلاستیکی انعظاف‌پذیر گردد. این قبیل بسته‌بندی‌ها امروزه به طور گسترده‌ای برای حفظ تازگی مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
این مواد جدید، که در ژورنال ACS Sustainable Chemistry and Engineering شرح داده شده‌اند، از طریق اسپری کردن چندین لایه از کیتین صدف خرچنگ و سلولز درختان به منظور ایجاد یک لایه‌ی انعطاف‌پذیر، مشابه بسته‌بندی‌های پلاستیکی، ساخته می‌شوند.
جی. کارسون مردیث (J. Carson Meredith)، استاد دانشکده‌ی شیمی و مهندسی بیومولکولی در دانشگاه فناوری جورجیا، می‌گوید: «معیار اصلی مقایسه‌ی ما، PET یا پلی‌اتیلن ترفتالات است. PET یکی از متدوال‌ترین مواد مبتنی بر نفت است که در بسته‌بندی شفاف به کار گرفته شده در دستگاه‌های فروش خودکار و بطری‌های نوشیدنی‌های غیرالکلی می‌بینید. موادی که ما ساخته‌ایم، در مقایسه با برخی از اشکال PET، تا ۶۷ درصد کاهش بیش‌تری در نفوذپذیری نسبت به اکسیژن نشان می‌دهد. بدین معنی که از نظر تئوری، این مواد می‌توانند غذاها را به مدت طولانی‌تری، تازه نگاه دارند.»
سلولز، که از گیاهان به دست می‌آید، متداول‌ترین زیست‌پلمیر طبیعی در گیاهان است. بعد از آن، کیتین را داریم که در حلزون‌های صدف‌دار، حشرات و قارچ‌ها یافت می‌شود.
پژوهشگران دانشگاه جورجیا روشی را طراحی نمودند تا بتوانند به کمک آن، نانوالیاف کیتین و سلولز را در آب معلق ساخته، و سپس آن دو را به صورت یک در میان روی سطحی اسپری نمایند. هر گاه مواد اسپری شده کاملاً خشک شوند، انعطاف‌پذیر، مستحکم و شفاف خواهند بود و حتی می‌توانند به کمپوست تبدیل شوند.
مردیث ادامه می‌دهد: «چندین سال بود که ما نانوکریستال‌های سلولز را زیر نظر داشته و به دنبال راه‌هایی بودیم که بتوان این مواد را جهت استفاده شدن در کمپوزیت‌های سبک‌وزن و نیز بسته‌بندی مواد غذایی، بهبود داد. به دلیل فرصت بزرگ تجاری که در پیش روی بسته‌بندی‌های تجدیدپذیر و قابل تبدیل به کمپوست قرار دارد، و نیز افزایش چشم‌گیر اهمیت بسته‌بندی مواد غذایی همگام با رشد جمعیت، چنین تلاشی از جانب ما صورت گرفت.»
تیم پژوهشی شامل میشا شوفنر (Meisha Shofner)، جان آر. رینولدز (John R. Reynolds) و چینمِی ساتام (Chinmay Satam) بود. شوفنر، استادیار دانشکده‌ی علوم و مهندسی مواد و مدیر اجرایی موقت در مؤسسه‌ی زیست‌محصولات تجدیدپریز (متعلق به دانشگاه جورجیا)، رینولدز، استاد دانشکده‌ی شیمی و بیوشیمی و علوم و مهندسی مواد، و ساتام، دانشجوی تحصیلات تکمیلی در دانشگاه فناوری جورجیا هستند.
این تیم پژوهشی به دلیلی غیرمرتبط با موضوع مورد بحث، در حال بررسی کیتین بود، که این سوال برایش پیش آمد که آیا می‌توان از کیتین در بسته‌بندی مواد غذایی استفاده کرد یا خیر.
مردیث می‌گوید: «ما متوجه شدیم که چون نانوفیبرهای کیتین بار مثبت دارند، و نانوکریستال‌های سلولز بار منفی دارند، می‌توانند به خوبی در لایه‌های متناوب در پوششدهیها عمل کنند، چرا که می‌توانند رابط خوبی بین یک‌دیگر شکل دهند.»
بسته‌بندی با هدف حفاظت از غذا، باید بتواند از عبور اکسیژن جلوگیری کند. بخشی از دلیل این که مواد جدید به عنوان مانعی برای مولکول‌های گازی، بهتر از بسته‌بندی‌های پلاستیکی سنتی هستند، ریشه در ساختار کریستالی این لایه‌ی حفاظتی دارد.
مردیث در پایان افزود: «برای مولکول گاز، نفوذ به کریستال جامد مشکل است، زیرا باید ساختار کریستال را بر هم زند. از طرف دیگر، ماده‌ای مانندPET، مقدار قابل توجهی محتوای بی‌شکل یا غیر کریستالی دارد، بنابراین مسیرهای سهل‌الوصول بیش‌تری برای عبور گاز در چنین موادی موجود است.»
ترجمه: محمد شجاعیه
