Si los plátanos recién comprados se almacenan en una canasta de frutas llena, entonces no permanecerán amarillos por mucho tiempo. Solo unos días después, las frutas torcidas adquieren un color marrón y es más probable que se tiren a la basura que se coman. La razón de esta rápida maduración es el etileno químico. La hormona vegetal gaseosa no solo funciona como una sustancia mensajera dentro de una fruta individual, pero también influye en otros ejemplares cercanos. El etileno desencadena una reacción en cadena real al estimular la producción de (más) etileno en otras plantas y frutas. Y más etileno significa una maduración más rápida. Por lo tanto, frutas como las manzanas que emiten niveles particularmente altos de etileno causan una maduración prematura en, decir, Plátano, que muestra una reacción particularmente fuerte en respuesta a la hormona. Al almacenar estos alimentos juntos, la maduración rápida puede convertirse en un efecto secundario indeseable. La fruta no se puede almacenar tanto tiempo, lo que no solo conduce a pérdidas de alimentos en el hogar en el refrigerador, pero también en toda la cadena de suministro desde el importador hasta el comercio mayorista y minorista.

Platino para una maduración más lenta

Para contrarrestar el proceso de maduración acelerada, el etileno debe mantenerse alejado de frutas y verduras. Para este propósito, Los investigadores de Empa / ETH Zurich, Huizhang Guo y Mirko Lukovic, han desarrollado una idea para degradar el etileno liberado por frutas y verduras. El concepto se basa en una estructura de madera deslignificada enriquecida con un catalizador que se dispersa a nivel atómico. La madera se compone de tres sustancias básicas:celulosa, hemicelulosa y lignina. Los investigadores utilizaron un protocolo desarrollado en la cátedra de Ciencia de Materiales de Madera en ETH Zurich y Empa y con la ayuda de una solución ácida disolvieron tanto la lignina, sustancia aglutinante de la madera, y una parte de las hemicelulosas. Esto hace que la estructura de celulosa restante sea extremadamente porosa con una superficie específica muy grande. Estas propiedades hacen de la madera deslignificada un perfecto andamio natural para un catalizador.

En un próximo paso, la madera deslignificada se coloca en dos soluciones diferentes. El primero crea la base para que las partículas de platino puedan adherirse posteriormente a las paredes celulares de la madera; el segundo contiene las partículas de platino, que luego ingresan a la estructura de madera.

Este concepto es similar al que se utiliza en los motores de los automóviles. Cuando el etileno fluye a través de esta estructura porosa, repetidamente "choca con" platino unido a la superficie que cataliza la degradación del etileno en agua y dióxido de carbono (CO ₂ ). El equipo de Empa pudo demostrar que, a temperatura ambiente, el catalizador descompone virtualmente toda la hormona vegetal emitida. Si la temperatura desciende a 0 grados, sin embargo, el agua, uno de los productos de reacción, ya no puede evaporarse, adherirse al catalizador y evitar cualquier reacción química posterior. Para eliminar el catalizador de la capa de agua condensada y hacer que vuelva a funcionar, es suficiente calentar toda la estructura durante unos minutos cada dos horas, Dice Lukovic.

Estos resultados demuestran la funcionalidad de la madera modificada enriquecida con catalizador. El siguiente paso sería una ampliación del concepto a niveles industriales, dicen los investigadores. Las versiones más grandes y producidas en masa de su prototipo podrían instalarse en refrigeradores y cámaras frigoríficas, lo que ralentiza el proceso de maduración y mantiene frescas las frutas y verduras durante un tiempo considerablemente más largo. Y lo que es más, la vida útil de un catalizador de este tipo podría ser tan larga como la vida útil del propio frigorífico.

Pioneer ya en el mercado

El concepto de degradación catalítica del etileno para prolongar la vida útil de la fruta no es nuevo; desde 2015, la empresa japonesa Hitachi ha estado produciendo refrigeradores equipados con catalizadores de platino. Hitachi utiliza sílice como marco para las nanopartículas de platino. Los investigadores de Empa han mejorado este concepto mediante el uso de un andamio a base de madera y una utilización más eficiente del catalizador de platino (bastante caro). La madera deslignificada es un recurso ecológico y renovable con una estructura notablemente porosa y jerárquica. Esto permite que las nanopartículas de platino de 20 nanómetros de tamaño se distribuyan de manera uniforme y eficiente en un volumen muy pequeño para lograr el efecto catalítico deseado. Es más, La tecnología desarrollada en Empa evita una posible contaminación del alimento con nano / micropartículas de platino al fijar el catalizador en la superficie de la estructura porosa de la madera.