Carta bioattiva per conservare gli alimenti al posto della plastica

Sviluppato dai ricercatori del Fraunhofer IVV e IGB la carta bioattiva è un rivestimento ecologico per imballaggi in carta, a base di proteine e cere di origine vegetale

In grado di prolungare la durata di conservazione del cibo, dopo l’uso la carta bioattiva può essere facilmente riciclata.

Il progetto ‘BioActiveMaterials’ per tutti i tipi di cibo.  Niente plastica per conservare gli alimenti, continuando a mantenere il cibo fresco e più a lungo. Usiamo della carta bioattiva, nutriente e protettiva, che dopo l’uso può essere anche riciclata. E’ la soluzione innovativa presentata dal Fraunhofer institute for process engineering and packaging IVV e il Fraunhofer institute for interfacial engineering and biotechnology IGB.

La carta bioattiva, frutto del progetto ‘BioActiveMaterials‘, è stata messa a punto per fornire un materiale di base per la produzione di imballaggi tipici e funzionali.

E’ stata dotata di uno speciale rivestimento fatto da componenti di origine vegetale con additivi a base biologica. Per la precisione scarti proteici provenienti da colza, lupini, siero di latte e girasoli, addizionati con cera di api, di Candelilla e della palma carnauba.

La formula di questo rivestimento offre stabilità a lungo termine e svolge più funzioni allo stesso tempo. “In primo luogo, le proteine ​​agiscono come uno strato barriera all’ossigeno mentre le cere formano una barriera al vapore acqueo, impedendo, per esempio, alla frutta di seccarsi rapidamente – spiega Michaela Muller, responsabile del settore delle superfici funzionali e dell’innovazione dei materiali presso il Fraunhofer IGB. “In secondo luogo, gli additivi biobased hanno un effetto antiossidante e antimicrobico. In questo modo si evita che carne e pesce si deteriorino rapidamente. Nel complesso, il cibo ha una durata di conservazione molto più lunga. Anche le proteine ​​nel rivestimento svolgono un ruolo specifico. Impediscono la permeazione dell’olio minerale dalla carta al cibo”.

Questa carta bioattiva è un’alternativa agli imballaggi per tutti i tipi di cibo, dalla frutta alla verdura, dalla carne al pesce, ma anche formaggio e dolci. “I nostri imballaggi a base di carta sono adatti anche per merci che devono essere refrigerate, per esempio la carne. La funzione antiossidante rimane”, aggiunge Muller.

Inoltre “il packaging può essere utilizzato anche per alimenti surgelati – afferma Cornelia Stramm, capo del dipartimento del Fraunhofer IVV – dopo l’uso, l’imballaggio viene collocato nel cestino della carta, il rivestimento è biodegradabile e non impedisce il processo di riciclaggio”.

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Nanocellulosa, la nuova frontiera del packaging

Quando i materiali cellulosici vengono utilizzati per la produzione di packaging, i fenomeni di adsorbimento e desorbimento dell’acqua durante la vita commerciale del prodotto svolgono un ruolo molto importante

Sono capaci infatti d’influire sulle caratteristiche prestazionali di base, come le proprietà meccaniche e la permeabilità ai gas e al vapore acqueo.

Questi effetti sono stati spesso trascurati in passato, dal momento che la maggior parte dei materiali cellulosici utilizzati nella produzione di carta e cartone non necessita di proprietà barriera particolarmente elevate.

Un impiego più ampio dei materiali cellulosici in alternativa ai polimeri da fonti fossili nelle applicazioni di packaging alimentare, è spesso limitato proprio dalle scarse prestazioni di questi materiali in termini di proprietà barriera.

Ultimamente, con il diffondersi dei film in cellulosa rigenerata e delle bioplastiche, queste proprietà hanno iniziato a essere richieste. 

Sono state quindi sviluppate speciali tecnologie di rivestimento in grado di coprire e proteggere le superfici cellulosiche con vernici a base di copolimeri acrilici e PVDC. Oggi, la produzione di nanocristalli di cellulosa e di cellulosa micro e nanofibrillata rende la sensibilità all’umidità e la perdita delle proprietà barriera problematiche di primaria importanza.

Diversi studi hanno dimostrato le elevate proprietà barriera ai gas conferite dall’impiego di nanocristalli di cellulosa (CNC) e nanofibre di cellulosa (CNF), sia come rivestimenti applicati ai tradizionali film plastici, sia come cariche aggiunte ai normali polimeri.

In effetti, l’umidità può rivelarsi estremamente deleteria per le proprietà barriera ai gas dei film rivestiti con CNC.

In linea di massima, i polimeri sintetici e i biopolimeri caratterizzati da un comportamento idrofilo e da una polarità elevata presentano una bassa permeabilità a ossigeno e gas, se asciutti, ma perdono tali proprietà quando le molecole d’acqua plastificano e gonfiano la loro struttura originaria.

Questi comportamenti sono ben noti e ampiamente studiati per poliammidi, poliesteri, alcoli polivinilici e biopolimeri, mentre le conoscenze sono più limitate sugli effetti dell’umidità e le proprietà barriera ai gas dei CNC, quando questi vengono utilizzati come rivestimento da applicare sui tradizionali film plastici destinati ad applicazioni di packaging alimentare.

L’obiettivo della ricerca condotta da alcuni ricercatori del Dipartimento di Chimica dell’Università degli Studi di Milano è proprio quello di approfondire questo aspetto.

L’approccio multidisciplinare adottato per comprendere l’interazione tra acqua e nanocristalli di cellulosa ha generato uno scenario complesso, che ha condotto a un’unica conclusione: è fondamentale conservare le proprietà barriera ai gas offerte dai CNC limitando il più possibile l’adsorbimento di umidità. Nel caso di applicazioni pratiche quali i materiali per packaging alimentare, la presenza di uno strato polimerico idrofobo e sigillabile a protezione del rivestimento di CNC appare essenziale.