Науковці з University of Copenhagen розробили новий матеріал на основі звичайної глини, здатний поглинати етилен – природний газ, який відіграє ключову роль у процесі дозрівання фруктів та овочів. Результати дослідження описані у виданні Phys.
Дивіться також Під океаном знайшли "Загублене місто", яке може змінити уявлення про походження життя
Як звичайна глина може продовжити життя фруктам?
Проблема передчасного дозрівання особливо актуальна для глобальної торгівлі продуктами харчування. Авокадо з Чилі, банани з Коста-Рики, манго з Бразилії або томати з Іспанії часто долають тисячі кілометрів перед тим, як потрапити на полиці магазинів. За цей час у контейнерах накопичується етилен, який природно виділяють самі плоди.
Чим вища концентрація цього газу в закритому просторі, тим швидше відбувається дозрівання. Через це значна частина врожаю псується ще під час перевезення або зберігання.
Керівниця дослідження, доцентка Інституту Нільса Бора Гелойза Бордалло, пояснила, чому її команда звернула увагу саме на глину.
"Глина є цікавим матеріалом, тому що вона природна, дешева, нетоксична, поширена всюди й безпечна для людини. Ми поставили собі питання: чи можемо використати хімію та фізику, щоб модифікувати глину так, аби вона вловлювала цей газ і сповільнювала дозрівання? Нам це вдалося", – зазначила дослідниця.
У чому полягає нова технологія?
На першому етапі вчені перевірили здатність звичайної глини поглинати етилен. Результати виявилися скромними – природний матеріал утримував лише невелику кількість газу.
Тоді команда застосувала м'яку хімічну обробку, яка збільшила кількість порожнин у структурі глини. Завдяки цьому матеріал отримав більше місця для накопичення молекул етилену.
Найважливішим досягненням стало те, що після поглинання газ не вивільняється назад у навколишнє середовище. При цьому матеріал зберіг свою нетоксичність. За словами першої авторки дослідження Каріни Ковальчук, яка працює в Національній лабораторії Лоуренса Берклі, раніше нікому не вдавалося змусити глину поглинати настільки великі обсяги етилену.
"Тепер ми розуміємо фундаментальну фізику та хімію процесу, які впливають на здатність глини поглинати й утримувати етилен. Раніше цього знання не було. Тепер ми можемо контролювати та оптимізувати процес, що необхідно для його промислового застосування", – пояснила вона.
Дослідження проводилося у співпраці між Університетом Копенгагена та Lawrence Berkeley National Laboratory.
Як новий матеріал використовуватимуть у пакуванні?
Науковці вже бачать практичне застосування своєї розробки у сфері харчової логістики.
За задумом дослідників, глину можна буде розміщувати в упаковках із фруктами та овочами у вигляді невеликих пакетиків або подушечок із порошком. Принцип роботи нагадуватиме силікагелеві пакетики, які часто вкладають у коробки з взуттям, електронікою або іншими товарами для поглинання вологи. Лише в цьому випадку матеріал буде збирати не воду, а етилен.
Отримані результати фактично стали своєрідною інструкцією для створення нових екологічних пакувальних матеріалів, здатних контролювати концентрацію газу під час транспортування продукції.
Зараз команда працює над удосконаленням технології. Вчені намагаються знайти оптимальний баланс між ефективністю та екологічністю виробництва, а також досліджують можливість ще більше збільшити обсяг поглинання етилену та тривалість його утримання. Наступним етапом стануть випробування матеріалу в реальних харчових упаковках.
Не лише менше відходів, а й кращий смак
Автори дослідження наголошують, що потенційні переваги технології виходять далеко за межі боротьби з харчовими відходами.
Через ризик псування багато фруктів сьогодні збирають недозрілими. Під час транспортування вони продовжують дозрівати під впливом етилену, але деякі біохімічні процеси вже неможливо повністю відновити. Саме тому імпортовані плоди часто поступаються за смаком фруктам, які достигли природним шляхом.
На думку Гелойзи Бордалло, вирішення проблеми етилену може принести одразу дві важливі переваги.
"Якщо нам вдасться вирішити проблему етилену, це матиме два позитивні наслідки. По-перше, ми зможемо скоротити глобальну проблему харчових відходів. По-друге, це дозволить збирати врожай на пізніших стадіях дозрівання, а споживачі отримуватимуть фрукти з таким смаком, яким він має бути", – підсумувала дослідниця.
Окрім харчової промисловості, відкриття може бути корисним і для інших галузей, де необхідно ефективно вловлювати та утримувати різні гази.