Från flytande tvättmedel förpackat i kartong till komposterbara plastkoppar, konsumentprodukter i dessa dagar pratar alltmer om sitt hållbara och förnybara ursprung.

Nu har forskare vid Georgia Institute of Technology skapat ett material som härrör från krabba och trädfibrer som har potential att ersätta de flexibla plastförpackningarna som används för att hålla maten färsk.

Det nya materialet, som beskrivs den 23 juli i tidningen ACS Hållbar kemi och teknik , framställs genom att spruta flera lager kitin från krabba och cellulosa från träd för att bilda en flexibel film som liknar plastförpackningsfilm.

"Det viktigaste riktmärket som vi jämför det med är PET, eller polyetylentereftalat, ett av de vanligaste petroleumbaserade materialen i den transparenta förpackningen du ser i varuautomater och läskedrycker, "sade J. Carson Meredith, professor i Georgia Tech's School of Chemical and Biomolecular Engineering. "Vårt material visade upp till 67 procent minskning av syrepermeabilitet över vissa former av PET, vilket betyder att det i teorin kan hålla maten friskare längre. "

Cellulosa, som kommer från växter, är planetens vanligaste naturliga biopolymer, följt därefter av kitin, som finns i skaldjur, insekter och svampar.

Teamet utarbetade en metod för att skapa en film genom att suspendera cellulosa och kitin -nanofibrer i vatten och spruta dem på en yta i alternerande lager. När den är helt torkad, materialet är flexibelt, stark, transparent och komposterbar.

"Vi hade tittat på cellulosananokrystaller i flera år och undersökt sätt att förbättra dem för användning i lätta kompositer samt livsmedelsförpackningar, på grund av den stora marknadsmöjligheten för förnybara och komposterbara förpackningar, och hur viktigt livsmedelsförpackningar totalt sett kommer att bli när befolkningen fortsätter att växa, "Sa Meredith.

Forskargruppen inkluderade också Meisha Shofner, en docent vid School of Materials Science and Engineering och den tillfälliga verkställande direktören för Renewable Bioproducts Institute, John R. Reynolds, en professor vid skolorna för kemi och biokemi och materialvetenskap och teknik, och Chinmay Satam, en doktorand vid Georgia Tech.

Teamet hade tittat på kitin av en icke -relaterad anledning när de undrade om det kan ha användning i livsmedelsförpackningar.

"Vi insåg att eftersom kitin -nanofibrerna är positivt laddade, och cellulosananokristaller är negativt laddade, de kan fungera bra som alternerande lager i beläggningar eftersom de skulle bilda ett trevligt gränssnitt mellan dem, "Sa Meredith.

Förpackningar som är avsedda att bevara livsmedel behöver förhindra att syre passerar igenom. En del av anledningen till att det nya materialet förbättras jämfört med konventionella plastförpackningar som en gasbarriär är på grund av filmens kristallina struktur.

"Det är svårt för en gasmolekyl att tränga in i en fast kristall, eftersom det måste störa kristallstrukturen, "Meredith sa." Något som PET har å andra sidan en betydande mängd amorft eller icke-kristallint innehåll, så det finns fler vägar lättare för en liten gasmolekyl att hitta igenom. "

Miljöaktivister har länge letat efter förnybara sätt att ersätta petroleumbaserade material i konsumentprodukter. Med mängden cellulosa som redan producerats och en klar leverans av kitinrika biprodukter kvar från skaldjursmatindustrin, det finns sannolikt mer än tillräckligt med material tillgängligt för att göra de nya filmerna till ett livskraftigt alternativ med flexibel förpackning, Sa Meredith.

Fortfarande, det finns mer arbete att göra. För att göra det nya materialet så småningom konkurrenskraftigt med flexibel förpackningsfilm till kostnad, en tillverkningsprocess som maximerar skalfördelar måste utvecklas. Dessutom, medan industriella processer för massproduktion av cellulosa är mogna, metoder för att producera kitin är fortfarande i sin linda, Sa Meredith. Och, mer forskning behövs också för att förbättra materialets förmåga att blockera vattenånga.