Catalizador de platino para mantener la fruta fresca

El amarillo es el nuevo marrón

16.03.2020 - Suiza

Si se almacenan juntos diferentes tipos de vegetales y frutas, influyen en el proceso de maduración de cada uno. Esto se debe al etileno, que es emitido por algunos alimentos de origen vegetal y acelera la maduración. Para evitar el excesivo desperdicio de alimentos debido a la maduración acelerada, los investigadores de Empa y ETH Zurich están desarrollando un nuevo catalizador que degrada el etileno en agua y dióxido de carbono.

Si los plátanos recién comprados se almacenan en una cesta de fruta llena, no permanecerán amarillos mucho tiempo. Apenas unos días después, las frutas torcidas toman 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 gaseosa de la planta no sólo funciona como una sustancia mensajera dentro de un fruto individual, sino que también influye en otros especímenes cercanos. El etileno desencadena una verdadera reacción en cadena 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, por ejemplo, el plátano, que muestra una reacción particularmente fuerte en respuesta a la hormona. Cuando se almacenan estos alimentos juntos, la maduración rápida puede convertirse en un efecto secundario indeseable. La fruta no puede almacenarse tanto tiempo, lo que no sólo provoca pérdidas de alimentos en el frigorífico, sino también en toda la cadena de suministro, desde el importador hasta el comercio al por mayor y al por menor.

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Para contrarrestar el proceso de maduración acelerada, el etileno debe mantenerse alejado de las frutas y verduras. Para ello, los investigadores de Empa / ETH Zurich Huizhang Guo y Mirko Lukovic han desarrollado una idea para degradar el etileno liberado por las frutas y verduras. El concepto se basa en una estructura de madera delignificada enriquecida con un catalizador que se dispersa a nivel atómico. La madera consiste en tres sustancias básicas: celulosa, hemicelulosa y lignina. Los investigadores utilizaron un protocolo desarrollado en la cátedra de Ciencia de Materiales de Madera en el ETH Zurich y el Empa

y disuelto con la ayuda de una solución ácida tanto la lignina, sustancia aglutinante de la madera, como una parte de las hemicelulosas. Esto hace que la estructura de celulosa restante sea extremadamente porosa con una gran superficie específica. Estas propiedades hacen de la madera delignificada un perfecto andamiaje natural para un catalizador.

En el siguiente paso, la madera delignificada se pone en dos soluciones diferentes. La primera crea la base para que las partículas de platino puedan adherirse a las paredes celulares de la madera más adelante; la segunda contiene las partículas de platino, que luego entran en la estructura de la madera.

Pionero ya en el mercado

Este concepto es similar al que se utiliza en los motores de los coches. Cuando el etileno fluye a través de esta estructura porosa, "choca" repetidamente con el platino ligado a la superficie que cataliza la degradación del etileno en agua y dióxido de carbono (_CO2). El equipo de Empa pudo demostrar que, a temperatura ambiente, el catalizador descompone prácticamente toda la hormona vegetal emitida. Sin embargo, si la temperatura baja a 0 grados, el agua, uno de los productos de la reacción, ya no puede evaporarse, adhiriéndose al catalizador e impidiendo cualquier otra reacción química. Para liberar el catalizador de la capa de agua condensada y hacerlo funcionar de nuevo, 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 la ampliación del concepto a niveles industriales, dicen los investigadores. Versiones más grandes y producidas en masa de su prototipo podrían instalarse en refrigeradores y cámaras frigoríficas, ralentizando así el proceso de maduración y manteniendo las frutas y verduras frescas durante un tiempo considerablemente más largo. Es más, la vida útil de tal catalizador podría ser tan larga como la vida útil del propio refrigerador.

El concepto de degradar catalíticamente el etileno para extender la vida útil de la fruta no es nuevo; desde 2015, la compañía 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 utilizando un andamiaje de madera y una utilización más eficiente del catalizador de platino (bastante caro). La madera delignificada 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. Además, la tecnología desarrollada en Empa evita una posible contaminación de los alimentos con nanopartículas/micro partículas de platino fijando el catalizador en la superficie de la estructura porosa de la madera.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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