Træbaseret katalysator for at holde frugt frisk

Hvis nyindkøbte bananer opbevares i en fuld frugtkurv, så bliver de ikke gule særlig længe. Bare et par dage senere, de skæve frugter får en brunlig farve og er mere tilbøjelige til at blive smidt væk end at blive spist. Årsagen til denne hurtige modning er den kemiske ethylen. Det gasformige plantehormon fungerer ikke kun som et messenger -stof i en individuel frugt, men påvirker også andre eksemplarer i nærheden. Ethylen udløser en reel kædereaktion ved at stimulere produktionen af ​​(mere) ethylen i andre planter og frugter. Og mere ethylen betyder hurtigere modning. Derfor, frugter som æbler, der udsender særligt høje niveauer af ethylen, forårsager for tidlig modning, sige, banan, som viser en særlig stærk reaktion som reaktion på hormonet. Når disse fødevarer opbevares sammen, hurtig modning kan blive en uønsket bivirkning. Frugt kan ikke opbevares så længe - hvilket ikke kun fører til tab af mad derhjemme i køleskabet, men også i hele forsyningskæden fra importøren til engroshandel og detailhandel.

Platin til langsommere modning

For at modvirke den accelererede modningsproces, ethylen skal holdes væk fra frugt og grøntsager. Til dette formål, Empa / ETH Zürich -forskere Huizhang Guo og Mirko Lukovic har udviklet en idé om at nedbryde ethylen frigivet af frugt og grøntsager. Konceptet er baseret på en delignificeret træstruktur beriget med en katalysator, der er spredt på atomniveau. Træ består af tre grundstoffer:cellulose, hemicellulose og lignin. Forskerne brugte en protokol udviklet i Wood Materials Science -professoratet ved ETH Zürich og Empa og ved hjælp af en syreopløsning opløst både lignin, træ bindende stof, og en del af hemicelluloserne. Dette gør den resterende cellulosestruktur ekstremt porøs med et meget stort specifikt overfladeareal. Disse egenskaber gør det delignificerede træ til et perfekt naturligt stillads for en katalysator.

I et næste trin, det ærværdige træ sættes i to forskellige løsninger. Den første skaber fundamentet, så platinpartiklerne senere kan klæbe til træets cellevægge; den anden indeholder platinpartiklerne, som derefter kommer ind i træstrukturen.

Dette koncept ligner det, der bruges i bilmotorer. Når ethylen strømmer gennem denne porøse struktur, det "støder gentagne gange på" overfladebundet platin, der katalyserer nedbrydningen af ​​ethylen til vand og kuldioxid (CO ₂ ). Empa -teamet kunne vise, at ved stuetemperatur, katalysatoren nedbryder stort set alt det udsendte plantehormon. Hvis temperaturen falder til 0 grader, imidlertid, vand - et af reaktionsprodukterne - kan ikke længere fordampe, klæber til katalysatoren og forhindrer enhver yderligere kemisk reaktion. For at fjerne katalysatoren fra det kondenserede vandlag og få det til at fungere igen, det er tilstrækkeligt at varme hele strukturen op i et par minutter hver anden time, Siger Lukovic.

Disse resultater demonstrerer funktionaliteten af ​​det katalysatorberigede modificerede træ. Det næste trin ville være en opskalering af konceptet til industrielt niveau, siger forskerne. Større og masseproducerede versioner af deres prototype kunne installeres i køleskabe og kølerum, derved bremse modningsprocessen og holde frugt og grøntsager friske i betydeligt længere tid. Hvad mere er, en sådan katalysators levetid kan være lige så lang som selve køleskabets levetid.

Pioneer allerede på markedet

Konceptet med katalytisk nedbrydning af ethylen for at forlænge frugtens holdbarhed er ikke nyt; siden 2015, det japanske firma Hitachi har produceret køleskabe udstyret med platinkatalysatorer. Hitachi bruger silica som ramme for platin -nanopartiklerne. Empa-forskerne har forbedret dette koncept ved at bruge et træbaseret stillads og en mere effektiv udnyttelse af den (ret dyre) platinkatalysator. Delignificeret træ er en miljøvenlig og vedvarende ressource med en bemærkelsesværdig porøs og hierarkisk struktur. Dette gør det muligt at fordele platin -nanopartikler på 20 nanometer jævnt og effektivt i et meget lille volumen for at opnå den ønskede katalytiske effekt. I øvrigt, teknologien udviklet på Empa undgår en mulig kontaminering af fødevaren med platinan/mikropartikler ved at fastgøre katalysatoren på overfladen af ​​den porøse træstruktur.