Casi todos los que comen comida rápida están familiarizados con la frustración de tratar de exprimir hasta la última gota de ketchup de los pequeños paquetes que acompañan a las papas fritas.
Sin embargo, de lo que la mayoría de los consumidores no se dan cuenta es que los alimentos que quedan en los envases de plástico no son simplemente una molestia. También contribuyen a los millones de libras de alimentos perfectamente comestibles que los estadounidenses tiran cada año. Estas pequeñas cantidades incrementalesde alimentos pegajosos como condimentos, productos lácteos, bebidas y algunos productos cárnicos que permanecen atrapados en sus envases pueden sumar grandes cantidades con el tiempo, incluso para un solo hogar.
Una nueva investigación de Virginia Tech tiene como objetivo reducir ese desperdicio, y la frustración del consumidor, con un enfoque novedoso para crear envases industriales súper resbaladizos.
El estudio, que fue publicado en Informes científicos y ha otorgado una patente provisional, establece un método para absorber aceites vegetales químicamente compatibles en las superficies de plásticos extruidos comunes.
La técnica no solo ayudará a que los alimentos pegajosos se liberen de su envase con mucha más facilidad, sino que, por primera vez, también se puede aplicar a plásticos económicos y fácilmente disponibles, como el polietileno y el polipropileno.
Estos polímeros basados en hidrocarburos representan el 55 por ciento de la demanda total de plásticos en el mundo actual, lo que significa que las aplicaciones potenciales para la investigación van mucho más allá de los paquetes de ketchup. También se encuentran entre los plásticos más fáciles de reciclar.
"SLIPS anteriores, o superficies porosas resbaladizas con infusión de líquido, se han hecho con polímeros a base de silicio o flúor, que son muy caros", dijo Ranit Mukherjee, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Biomédica y Mecánica del Colegiode Ingeniería y el autor principal del estudio. "Pero podemos hacer nuestros SLIPS con estos polímeros basados en hidrocarburos, que son ampliamente aplicables a los productos envasados de todos los días".
Creado por primera vez por investigadores de la Universidad de Harvard en 2011, los SLIPS son superficies porosas o polímeros absorbentes que pueden contener un aceite químicamente compatible dentro de sus superficies mediante el proceso de absorción. Estas superficies no solo son muy resbaladizas, sino que también son autolimpiantes, autocurativo y más duradero que las superficies superhidrofóbicas tradicionales.
Para que SLIPS contenga estos aceites, las superficies deben tener algún tipo de nano o micro rugosidad, lo que mantiene el aceite en su lugar por medio de la tensión superficial. Esta rugosidad se puede lograr de dos maneras: el material de la superficie se endurececon un tipo de recubrimiento aplicado, o el material de la superficie consiste en un polímero absorbente. En este último caso, la estructura molecular del material en sí exhibe la nano rugosidad necesaria.
Ambas técnicas recientemente han ganado tracción con nuevas empresas y en aplicaciones comerciales limitadas. Pero los SLIPS actuales que usan polímeros absorbentes a base de silicona y flúor no son atractivos para aplicaciones industriales debido a su alto costo, mientras que el método de agregar rugosidad a las superficiestambién puede ser un proceso costoso y complicado.
"Tuvimos dos grandes avances", dijo Jonathan Boreyko, profesor asistente de ingeniería biomédica y mecánica y coautor del estudio. "No solo estamos usando estos polímeros a base de hidrocarburos que son baratos y de gran demanda, sino que tambiéntampoco tiene que agregar ninguna aspereza superficial. De hecho, encontramos aceites que son naturalmente compatibles con los plásticos, por lo que estos aceites absorben el plástico en sí, no la aspereza que tenemos que aplicar ".
Además de minimizar el desperdicio de alimentos, Boreyko citó otros beneficios del diseño mejorado, incluida la seguridad y la comodidad del consumidor.
"No estamos agregando nanopartículas misteriosas a las superficies de estos plásticos que puedan incomodar a las personas", dijo. "Utilizamos aceites naturales como el aceite de semilla de algodón, por lo que no hay problemas de salud en absoluto. No se requiere una receta elegante."
Si bien el método tiene implicaciones obvias para el envasado industrial de alimentos y productos, también podría encontrar un uso generalizado en la industria farmacéutica. Las superficies de plástico con infusión de aceite son naturalmente antiincrustantes, lo que significa que resisten la adhesión y el crecimiento bacteriano.
Aunque la técnica puede parecer de muy alta tecnología, en realidad encuentra sus raíces en la planta de jarra, una planta carnívora que atrae a los insectos al borde de una cavidad profunda llena de néctar y enzimas digestivas. Las hojas que forman la forma epónima de la plantatienen un anillo resbaladizo, creado por un líquido secretado, alrededor de la periferia de la cavidad. Cuando los insectos se mueven sobre este anillo resbaladizo, se deslizan hacia el vientre de las plantas.
"Esta periferia resbaladiza en la planta de jarra realmente inspiró nuestro producto SLIPS", dijo Mukherjee.
La innovación de la planta de jarra, que los ingenieros ahora copian con gran éxito, es la combinación de un lubricante con algún tipo de rugosidad de la superficie que puede bloquear ese lubricante en su lugar de manera muy estable con la tensión superficial.
"Estamos tomando el mismo concepto, pero la aspereza que estamos usando es solo un atributo común de los plásticos cotidianos, lo que significa la máxima practicidad", dijo Boreyko.
Esta investigación fue financiada a través de una colaboración industrial con Bemis North America. Otros coautores del estudio incluyen a Mohammad Habibi, un estudiante de posgrado de ingeniería mecánica de Virginia Tech; Ziad Rashed, un graduado de ciencias de la ingeniería y mecánica 2018 del programa de pregrado de Virginia Tech;y Otacilio Berbert y Xiangke Shi, ambos de Bemis Norteamérica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Virginia Tech . Original escrito por Emily Roediger. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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