Dr. Notburga Gierlinger, cercetătoare austriacă specializată în studierea structurii și compoziției materialelor din plante, are o fascinație aparte pentru nuci.
Când are în față fistic sau o nucă, îl/o deschide cu precauție, uimită de modul în care natura a creat materiale atât de rezistente.
„Cojile sunt atât de tari și mereu mă tem să-mi folosesc dinții ca nu cumva să îi distrug”, spune Gierlinger, care este conferențiar universitar în domeniul științei materialelor la Universitatea de Resurse Naturale și Științe ale Vieții BOKU din Viena (Austria).
O parte a puzzle-ului
Unul dintre principalele domenii de cercetare ale lui Gierlinger include folosirea unei tehnici denumite imagistică Raman pentru a studia distribuția ligninei, celulozei și a altor biomolecule din pereții celulelor de plante. Scopul este înțelegerea proprietăților mecanice și a funcțiilor acestora.
În urma investigațiilor desfășurate în cadrul unui proiect de cercetare finanțat de UE și denumit SCATAPNUT, care s-a întins pe cinci ani, Gierlinger și echipa ei au descoperit că cojile, precum cele de fistic și nuci, conțin celule „puzzle” tridimensionale, care au structuri interconectate unice, la fel ca piesele unui puzzle. Acestea contribuie la soliditatea și durabilitatea lor neobișnuite.
Surprinsă de constatările ei, Gierlinger conduce acum noi cercetări finanțate de UE în cadrul unui proiect denumit PUZZLE MATERIALS, care cercetează cum pot fi create materiale funcționale pentru aplicații industriale din coji de fistic și nuci.
Prezența celulelor puzzle înseamnă că cojile de nuci oferă alte proprietăți decât fibrele pe care le găsim de obicei în plante, cum ar fi cânepa și lemnul. Gierlinger și echipa ei explorează în prezent ce tipuri de materiale noi pot fi create folosind cojile de nuci, precum și cele mai bune moduri de a le utiliza.
Date fiind caracteristicile lor specifice, celulele puzzle sunt deosebit de interesante pentru transformarea în bioplastic biodegradabil.
Utilizarea nucilor pentru sustenabilitate
În 2020, UE a adoptat un nou plan de acțiune privind economia circulară, ca parte a Pactului verde european. Acesta include sprijin pentru conceperea de noi materiale care să reducă deșeurile și presiunea asupra mediului înconjurător.
Propunerea lui Gierlinger ar implica utilizarea unor materiale actualmente reziduale – cojile de nuci – pentru a crea noi materiale care ar putea înlocui plasticul, oferind astfel un beneficiu dublu pentru mediu.
Dat fiind că, în medie, un european a generat circa 186,5 kg de deșeuri de ambalaje în 2022, materialele reutilizabile și compostabile sunt acum mai necesare ca niciodată. Gierlinger speră că un material produs din coji de nuci ar putea reprezenta una dintre numeroasele soluții care să contribuie la reducerea deșeurilor de plastic în Europa și la nivel mondial.
„Cred că nucii pot deveni și mai importanți în viitor, deoarece sunt arbori tari, rezistenți, cu lemn bun și nuci sănătoase”, spune aceasta. „Încercăm în permanență să ne gândim ce produse ar putea deveni mai importante într-o societate sustenabilă.”
Propunerea ei se integrează bine și în cadrul voluntar european „sigur și sustenabil încă din stadiul de concepere”, dezvoltat în scopul de a ghida procesul de inovare pentru substanțe chimice și materiale mai sigure și mai durabile.
Un proces sustenabil
Gierlinger și echipa ei de cercetare caută moduri de a prelucra cojile aruncate, care să fie și eficiente, și ecologice. Primul pas este dizolvarea cojilor de nuci într-un solvent pentru a separa celulele și a regenera lignina.
La masa rezultată, se adaugă și celuloză din deșeuri provenite din prelucrarea kombuchei sau din bioreactoare, în diferite cantități, în funcție de flexibilitatea dorită a produsului final. Cercetătorii analizează diferite opțiuni de materiale din nuci, inclusiv un produs asemănător pielii și unul care se aseamănă mai mult cu plasticul.
Scopul este producerea de materiale durabile, eficiente din punctul de vedere al utilizării energiei și resurselor, biodegradabile, cu o amprentă de carbon și de mediu redusă, plecând de la cojile de nuci – materiale special concepute pentru sectoarele ambalajelor și textilelor.
Paraskevi Charalambous, cercetătoare în domeniul biochimiei și al materialelor în cadrul BOKU, face parte din echipa de cercetare care lucrează la acest proces. Una dintre contribuțiile sale notabile include cercetarea solvenților cu un punct de topire foarte scăzut.
Scopul este găsirea unui solvent care să poată fi și el reciclat, Charalambous admițând că acest lucru este o provocare.
„Nu a fost ușor să găsim substanța chimică pe care o utilizăm într-o formă pură”, spune aceasta.
Au fost înregistrate progrese semnificative de la debutul proiectului, în 2023, iar cercetătorii au putut produce mai multe eșantioane, inclusiv un model de portofel din piele produsă din coji de nuci.
Avantajul extraordinar al materialului, indiferent dacă ajunge să fie similar pielii sau plasticului, este că poate fi reciclat și compostat. De obicei, materialele compozite – o combinație de două materiale cu proprietăți diferite – sunt dificil de reciclat, deoarece sunt adăugate alte substanțe chimice pentru ajustarea funcției materialului.
Nu se procedează astfel în procesul utilizat în acest caz, astfel că produsul poate fi dizolvat iar și refolosit. Gierlinger mai spune că materialul poate fi compostat, dacă este necesar, deși ea încurajează refolosirea și reciclarea sa mai întâi.
După stabilirea celei mai bune căi de urmat, obiectivul va fi includerea acestor materiale pe bază de nuci în procesele de producție. „Următorul pas ar fi să încercăm să găsim câteva companii interesate”, spune Gierlinger.
Articol scris de Jack McGovan
Cercetările menționate în acest articol au fost finanțate prin Consiliul European pentru Cercetare (CEC). Opiniile persoanelor intervievate nu reflectă neapărat opiniile Comisiei Europene.
Mai multe informații
- SCATAPNUT
- PUZZLE MATERIALS
- Planul de acțiune al UE în domeniul economiei circulare
- Cadrul UE „sigur și sustenabil încă din stadiul de concepere”
- Produse și procese din UE bazate pe bioresurse
Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.