Ученые Кейсовского университета Западного резервного района под руководством доцента Чангйонга Цао приступили к созданию упаковочных материалов нового поколения, призванных существенно снизить объем порчи продуктов. Согласно данным Министерства сельского хозяйства США (USDA), ежегодно в стране теряется около 40% производимого продовольствия. Основные потери происходят на этапах транспортировки, хранения и распределения, что указывает на неэффективность существующих методов консервации.
Проблема порчи продуктов напрямую связана с угрозами общественному здравоохранению. Некачественное продовольствие становится источником инфекций, которые, по сведениям Всемирной организации здравоохранения, ежегодно приводят к смерти около 420 тысяч человек во всем мире. Ситуацию осложняет экологический фактор: большинство современных упаковок производится из пластика на основе нефти. Такие материалы не разлагаются естественным путем, загрязняя мировые экосистемы и увеличивая нагрузку на полигоны твердых бытовых отходов.
Исследовательская группа, получившая трехлетний грант от Национального института продовольствия и сельского хозяйства USDA, фокусируется на разработке нанокомпозитных материалов. В проекте также участвуют специалисты из Школы инженерии Кейса и Университета Мэриленда. Ученые создают биоразлагаемые пленки из возобновляемого сырья – кукурузы, древесины и побочных продуктов агропромышленного комплекса. Ключевой особенностью разработки стало внедрение наночастиц на основе меланина.
Меланин – это природный пигмент, обладающий выраженными антиоксидантными свойствами и способностью поглощать ультрафиолетовое излучение. Включение этих наночастиц в структуру биополимеров позволяет создать защитный барьер, который предохраняет продукты от окисления и микробного загрязнения. При этом упаковка сохраняет механическую прочность и прозрачность, необходимую для визуального контроля качества товара. Эффективность барьерных свойств против кислорода и влаги напрямую коррелирует с увеличением срока годности содержимого.
По оценкам экспертов, продление срока хранения продуктов в розничном секторе США даже на один день может существенно сократить финансовые потери, которые сейчас составляют около 161 млрд долларов в год. Переход на биоразлагаемую упаковку также позволит снизить выбросы парниковых газов, связанных с производством и утилизацией традиционного пластика. Ожидается, что развитие подобных технологий создаст новые экономические возможности для производителей биоматериалов и станет шагом к формированию ответственной экономики замкнутого цикла.