تحولی در بسته‌بندی مواد غذایی با توسعه‌ ماده‌ای جدید

با همکاری یک استارت‌آپ و دانشگاه نورث‌وسترن، محققان از توسعه‌ ماده‌ای جدید برای بسته‌بندی‌های مقاوم به آب و روغن خبر دادند.

به گزارش ایسنا، در گامی مهم به‌سوی حذف مواد شیمیایی خطرناک از زنجیره تأمین صنایع غذایی، پژوهشگران دانشگاه نورث‌وسترن (Northwestern University) موفق به توسعه‌ ماده‌ای جدید مبتنی بر اکسید گرافن شده‌اند که می‌تواند به عنوان جایگزینی ایمن، پایدار و مقرون‌به‌صرفه برای مواد سمی موسوم به PFAS و پلاستیک‌های مقاوم در بسته‌بندی‌های غذایی مورد استفاده قرار گیرد.

طبق اعلام این تیم تحقیقاتی، این ماده‌ نوآورانه که اکنون با نام تجاری «GO-Eco» و از طریق استارت‌آپی وابسته به شرکت چانگ رباتیکس (Chang Robotics) در حال تجاری‌سازی است، هنگامی که بر بسته‌بندی‌های کاغذی مواد غذایی و نوشیدنی‌ها اعمال می‌شود، نه‌تنها مقاومت بالایی در برابر نفوذ آب و روغن از خود نشان می‌دهد، بلکه استحکام کلی محصول را نیز به طور چشمگیری افزایش می‌دهد. این ویژگی می‌تواند به معنای پایان عمر ظروف کاغذی ضعیف و بسته‌بندی‌های خیسی باشد که همواره مورد انتقاد مصرف‌کنندگان قرار داشته‌اند.

ویژگی مهم دیگر این ماده، قابلیت بازیافت و کمپوست‌پذیری کامل آن پس از استفاده است. به گفته محققان، این ویژگی‌ها بسته‌بندی‌های مبتنی بر اکسید گرافن را به راه‌حلی واقعی و پایدار برای صنعت بسته‌بندی تبدیل می‌کند.

تیموتی وی (Timothy Wei)، یکی از توسعه‌دهندگان این فناوری و استاد مهندسی مکانیک دانشگاه نورث‌وسترن، در این‌باره گفت: این تنها یک نوآوری در حوزه مواد نیست، بلکه راه‌حلی آماده برای ورود به بازار است. ما از این‌که GO-Eco را از آزمایشگاه به خط تولید می‌بریم، هیجان‌زده‌ایم. این فناوری می‌تواند کل صنعت بسته‌بندی غذایی را متحول کند.

این محصول در همکاری نزدیک میان تیم وی و سون‌بینه نگوین (SonBinh Nguyen)، استاد شیمی و متخصص اکسید گرافن در کالج واینبرگ دانشگاه نورث‌وسترن، توسعه یافته است. نگوین پیش از این مقالات متعددی در زمینه تولید و مشخصه‌یابی اکسید گرافن منتشر کرده بود. با تکیه بر پژوهش‌های چند دهه‌ای این دو استاد، آن‌ها موفق به توسعه‌ فرایندی انحصاری شدند که به کمک آن می‌توان ورق‌های اتمی کربن اکسید شده را برای افزایش خواص سدکنندگی و استحکام در محصولات کاغذی و مقوایی به‌کار گرفت.

این تیم، ماده جدید را بر روی انواع مختلفی از نمونه‌های اولیه بسته‌بندی شامل جعبه‌های مقوایی، کیسه‌های پلاستیکی میوه و سبزی و ظروف یک‌بار مصرف نظیر لیوان، نی و بشقاب آزمایش کرده‌اند. نتایج این آزمایش‌ها نشان داد که استفاده از این پوشش، مقاومت مواد را در برابر رطوبت، روغن و چربی به طور محسوسی افزایش داده و هم‌زمان استحکام ساختاری آن‌ها را نیز بهبود می‌بخشد.

آزمایش‌های صنعتی این فناوری در مرکز پایلوت کاغذ دانشگاه ایالتی «وست میشیگان» (Western Michigan University) انجام شد. این آزمایش‌ها تأیید کردند که افزودن مقادیر اندکی از اکسید گرافن، میزان استحکام و مقاومت در برابر نفوذ را بین ۳۰ تا ۵۰ درصد نسبت به محصولات تجاری فعلی افزایش می‌دهد. نکته حائز اهمیت آن‌که هزینه نهایی این پوشش با محصولات رایج بازار برابر یا حتی پایین‌تر است.

شرکت GO-Eco با دریافت حمایت مالی از یک تولیدکننده بزرگ ظروف یک‌بار مصرف، در حال گذر از مرحله آزمایشگاهی به مرحله صنعتی است و اکنون به دنبال دریافت تأییدیه‌های سازمان غذا و داروی آمریکا (FDA) برای تماس مستقیم با مواد غذایی و همچنین گواهی‌های مربوط به بازیافت‌پذیری و زیست‌تخریب‌پذیری این ماده است.

حق مالکیت فکری این فناوری گرافن‌محور به صورت انحصاری در اختیار دانشگاه نورث‌وسترن و شرکت چانگ رباتیکس قرار دارد. همچنین نگوین و دانشگاه در سهام این شرکت نوپا شریک هستند.

به نقل از ستاد نانو، در کنار این دستاورد، تلاش‌های جهانی برای حذف PFAS نیز همچنان ادامه دارد؛ از جمله پژوهش‌های اخیر دانشگاه «موناش» (Monash University) و دانشگاه ایالتی «پنسیلوانیا» (Penn State) که با همکاری شرکت NematiQ موفق به توسعه‌ غشایی شدند که می‌تواند مولکول‌های ریز PFAS را از آب حذف کند. همچنین در آوریل ۲۰۲۵، دانشگاه رایس (Rice University) و مرکز تحقیقات ارتش آمریکا نیز روش نوینی برای حذف و نابودی PFAS ارائه دادند که پسماند را به گرافن تبدیل می‌کند.