Vainqueur Create the Future 2021 Technologies Durables : Revêtements fruit multifonctionnels bionanocomposites

REVÊTEMENTS FRUIT MULTIFONCTIONNELS BIONANOCOMPOSITES

Sylvia Jung, Nancy Cui, Neethu Pottackal, Pulickel M. Ajayan, et Muhammad M. Rahman, Rice University, Houston, TX

Vainqueur d'une station de travail HP

La faim et la sous-nutrition chronique impactent plus de 800 millions de personnes dans le monde tandis qu'un tiers de la nourriture produite mondialement est gaspillé. C'est particulièrement évident avec les produits frais, où près de 40 à 50% des cultures sont gaspillées. Réduire ce gaspillage a un potentiel énorme puisque même une diminution de 15% pourrait signifier nourrir 25 millions de personnes de plus.

Limites du cirage commercial actuel

Parmi les technologies commerciales, la méthode la plus commune pour préserver les produits périssables est le cirage — application d'un revêtement artificiel avec conservateurs à base d'acides gras. Mais son manque de lavabilité et la présence de composés potentiellement toxiques posent des risques d'effets néfastes sur la santé humaine et l'environnement.

Solution : revêtement nanocomposite protéique comestible, lavable, biodégradable

La solution décrite ici est un revêtement nanocomposite conformal, multifonctionnel, à base de protéines, issu de biomatériaux peu coûteux ou déchets facilement disponibles. Le revêtement offre une combinaison de propriétés satisfaisant de multiples exigences de préservation comme flexibilité du matériau, comestibilité, lavabilité, efficacité, biodégradabilité, et apparence.

Composition : albumine œuf, nanocristaux cellulose, curcumine

Le revêtement est principalement composé de protéine poly(albumine) dérivée du blanc d'œuf et nanocristaux de cellulose de pulpe de bois, avec divers autres modificateurs biocompatibles. Sa synthèse commence avec une combinaison de protéine blanc d'œuf, jaune d'œuf, et glycérol qui forment un film fort, comestible. L'ajout de curcumine améliore les propriétés antimicrobiennes et antioxydantes qui réduisent la croissance microbienne et permettent l'échange optimal de gaz dans le microenvironnement, diminuant l'oxygène et augmentant le dioxyde de carbone pour maintenir la fraîcheur. Les nanocristaux de cellulose réduisent davantage la perméance à l'eau et aux gaz.

Résultats : fraîcheur >1 semaine vs détérioration 8-11 jours non revêtus

Les études de préservation ont révélé qu'après 8-11 jours post-achat, tous les fruits non revêtus montraient brunissement enzymatique et décomposition tandis que les échantillons revêtus retenaient l'apparence et la fermeté pour plus d'une semaine. Des études in-vitro ont confirmé la comestibilité du revêtement. En contraste aux revêtements cire, le revêtement est facilement lavable et fournit une apparence visuelle brillante. Sa facilité de traitement mène à son haut potentiel pour production de masse à faible coût.

Potentiel marché : emballage comestible $679M d'ici 2025

L'invention pourrait capturer le potentiel du marché de l'emballage comestible, estimé à atteindre 679 millions $ d'ici 2025. Elle a le potentiel d'atténuer la prime de 17 à 65% pour produits bio et fournir une alternative abordable pour consommateurs soucieux de santé.