I ricercatori utilizzano un fungo per creare imballaggi alimentari privi di plastica
Il micelio rende gli imballaggi resistenti all'acqua e agli oli come la plastica
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Se si entra in un qualsiasi negozio di alimentari, si troverà una corsia dopo l'altra di alimenti avvolti in una serie di materiali plastici diversi. Negli ultimi anni è cresciuta la preoccupazione per le sostanze chimiche e la plastica negli imballaggi alimentari. Un recente studio ha riportato che oltre un quarto delle 16.000 sostanze chimiche utilizzate per la produzione di plastica presenta rischi per la salute umana. I consumatori vogliono alternative senza perdere la comodità della plastica.
Una goccia d'acqua si posa sulle nanofibrille di cellulosa rivestite di micelio utilizzate per produrre imballaggi senza plastica. Fa parte di un test per verificare la resistenza all'acqua di una superficie di nanofibrille in laboratorio.
Photo courtesy of the Howell Biointerface Lab.
I ricercatori dell'Università del Maine hanno cercato una soluzione nella natura. Hanno creato un nuovo materiale da imballaggio per alimenti, resistente all'acqua e all'olio, composto da micelio di funghi e nanofibrille di cellulosa (CNF) di legno, che si decompone facilmente una volta terminato il suo scopo.
Il micelio è il sistema di radici dei funghi che si nasconde sotto strutture più visibili come i funghi. Crea reti che possono essere lunghe chilometri o millimetri. Ciò che li rende speciali negli imballaggi è la loro capacità di resistere all'acqua. I materiali fatti di micelio sono diventati sempre più popolari e sono utilizzati in un'ampia gamma di materiali, dal cuoio ai mattoni.
"Le materie plastiche sono ottime per quello che fanno, ma d'altra parte lo erano anche le sostanze chimiche per sempre e il piombo nelle vernici e nella benzina", ha detto Caitlin Howell, professore associato di bioingegneria dell'UMaine. "A volte ci vuole un po' di tempo per capire l'impatto a lungo termine delle cose che inventiamo, ma la cosa buona è che quando lo capiamo possiamo cambiare. La cosa bella dei funghi è che li mangiamo già, quindi sappiamo che saranno sicuri per noi a lungo termine".
I ricercatori dell'UMaine hanno da tempo investito nei materiali CNF per la loro resistenza agli oli e le loro caratteristiche di biodegradabilità. Il CNF è un tipo di cellulosa, un polimero naturale derivato dalle piante, che attraverso diversi processi può essere utilizzato per una gamma sempre più ampia di applicazioni.
Il nuovo materiale combina il CNF con un rivestimento di micelio per sfruttare i vantaggi di entrambe le caratteristiche, resistenza all'acqua e all'olio, rendendo un perfetto sostituto per gli imballaggi alimentari in plastica.
"La natura ha delle soluzioni e noi, come esseri umani, possiamo guardare e adattarci a queste soluzioni e adattarle meglio al nostro ecosistema, non dobbiamo scegliere la plastica", ha detto Howell.
Quando i ricercatori danno al micelio un materiale su cui crescere, in questo caso il CNF, esso cerca naturalmente di crescere e di inserirsi negli spazi vuoti. "In pratica, cerchiamo di imitare ciò di cui hanno bisogno in natura", ha detto Sandro Zier, dottorando in ingegneria chimica nel laboratorio di Howell, che ha guidato la ricerca.
Il fungo utilizzato per il rivestimento del micelio viene coltivato in anticipo e poi mescolato con una miscela di sostanze nutritive supplementari per favorirne la crescita. A questa miscela vengono aggiunti i CNF. La miscelazione garantisce che le ife, i piccoli filamenti ramificati che costituiscono la struttura di un fungo, inizino piccole e crescano in modo uniforme. Il brodo di estratto di malto alimenta la crescita del fungo. I CNF hanno una duplice funzione: fungono da alimento per il micelio e aggiungono le loro proprietà di barriera resistente al grasso.
Una volta cresciuto e asciugato, il rivestimento ha uno spessore di circa 20-25 micron, un quarto dello spessore di un capello umano. Lo stesso processo può essere utilizzato per applicare questo rivestimento su un materiale come la carta, oppure per creare una pellicola di soli CNF e micelio, leggermente sfocata da un lato e simile alla plastica dall'altro.
Per questo progetto, i ricercatori hanno scelto il fungo Trametes versicolor, o fungo coda di tacchino, che cresce negli alberi in decomposizione in natura. In questo modo il micelio poteva utilizzare i CNF derivati dal legno per la propria crescita. Funghi simili sono stati utilizzati per legare insieme pannelli di particelle. L'obiettivo principale dello studio era accelerare il processo di rivestimento.
"Tradizionalmente, quando si coltivano materiali micelici, occorrono settimane per ottenere qualcosa di utilizzabile", ha detto Howell. Zier e il team di ricerca sono riusciti a ridurre il processo di settimane a tre giorni. Continuano a perfezionare il processo per aiutare a scalare il loro lavoro.
Il miglioramento della scala di produzione riduce il costo già basso di questo imballaggio. Adattando il metodo di rivestimento alle comuni macchine industriali, il processo potrebbe passare da centimetri quadrati all'ora a metri quadrati all'ora. Zier sta lavorando con un gruppo di ricercatori universitari per sviluppare un metodo che utilizzi un sistema roll-to-roll che aumenti la scala e avvicini la ricerca alla commercializzazione.
Il successo ottenuto dal team nell'utilizzo di funghi per la produzione di materiali più sostenibili alimenta l'entusiasmo per questa ricerca.
"Forse non abbiamo bisogno che il fungo cresca dappertutto", ha detto Howell. "Forse possiamo usarlo solo in cima come strato. Penso che questo apra un sacco di nuove strade per la creazione di materiali sostenibili".
I nuovi materiali sostenibili sono particolarmente importanti perché l'esigenza di abbandonare la plastica diventa ogni anno più diffusa, con una crescente attenzione ai potenziali rischi per la salute delle microplastiche e ai 19-23 milioni di tonnellate di plastica che ogni anno finiscono nei fiumi, nei laghi e negli oceani, secondo le Nazioni Unite.
"Tutti contribuiscono a creare materiali migliori dal punto di vista naturalistico rispetto al passato", ha detto Zier. "Questa è una grande motivazione per me. Se vado nell'oceano, vedo la plastica. Se voglio che i miei figli vadano nell'oceano, non dovrebbero più vederla".
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