Groenten en fruit kunnen bij elkaar het rijpingsproces beïnvloeden. Dit komt door het etheen dat sommige plantaardige voedingsmiddelen afgeven. Dat versneld namelijk het rijpingsproces. Onderzoekers van Empa en ETH Zürich hebben een nieuwe katalysator ontwikkeld om die versnelde rijping van fruit en groenten, en dus overmatige verspilling van voedsel, te voorkomen. Deze katalysator breekt het plantenhormoon etheen af in water en koolstof.

Een voorbeeld van voedsel dat snel overrijp wordt, zijn bananen. Na een paar dagen wordt de huid vlekkerig en bruin, waardoor veel mensen ze gewoon weggooien. De stof etheen is hier debet aan. Etheen zorgt niet alleen voor een snellere rijping van de vrucht zelf, maar ook voor andere vruchten in de buurt. Ook daarin wordt dan etheen geproduceerd, wat kan leiden tot een echte kettingreactie, afhankelijk van het aantal vruchten dat samen wordt opgeslagen.

Katalysator voor tragere rijping

Huizhang Guo en Mirko Lukovic, onderzoekers van Empa en ETH Zürich, hebben een concept ontwikkeld om het vrijgekomen etheen te ontbinden en zo weg te houden van de groenten en fruit. De basis hiervoor is een “delignified” houtstructuur. Het is uitgerust met een op platina gebaseerde atomair verdeelde katalysator. Hout bestaat uit drie basismaterialen: Cellulose, hemicellulose en lignine, het bindmiddel in hout, verklaren de wetenschappers.

Mirko Lukovic toont de eerste houten kubus die de basis vormt voor de nieuwe conserveringsmethode. © EMP.

In hun nieuwe onderzoek gebruikten de wetenschappers een zuur om zowel lignine als hemicellulose uit het hout op te lossen. Dit maakt het hout extreem poreus en geeft het een enorm groot specifiek oppervlak. Vervolgens hebben ze dit hout in twee verschillende oplossingen gelegd. De eerste oplossing zorgt voor de vorming van de basis voor de platinadeeltjes zodat ze zich later aan de celwanden van het hout kunnen hechten. De tweede oplossing bevat de platinadeeltjes zelf, die vervolgens in de houtstructuur terechtkomen. Het proces was gebaseerd op eerdere onderzoeksresultaten.

Vergelijkbaar met een driewegkatalysator

Volgens de onderzoekers werkt dit principe vergelijkbaar met een driewegkatalysator in automotoren. ,,Wanneer het etheen nu door de poreuze structuur stroomt, komt het herhaaldelijk de platinadeeltjes tegen, die het plantenhormoon afbreken in water en kooldioxide (CO2)”, leggen ze uit. In de tests ontleedde de katalysator bijna 100 procent van het uitgestoten etheen bij kamertemperatuur. Het werkt echter niet bij een buitentemperatuur van nul graden Celsius. Dan kan het geproduceerde water niet verdampen en bezinkt het op de katalysator. Het chemische omzettingsproces is geblokkeerd. ,,Om de katalysator vrij van water te maken en hem weer te laten werken, is het voldoende om de hele constructie elke twee uur een paar minuten op te warmen”, zegt Lukovic.

De volgende stap is het concept op te schalen naar industriële schaal, leggen de onderzoekers uit. Dan kunnen grotere prototypes van de katalysator worden geïnstalleerd in koelkasten en koelcellen, zodat groenten en fruit langer meegaan.

Het Japanse bedrijf Hitachi produceert sinds 2015 koelkasten met platinakatalysatoren, maar gebruikt siliciumdioxide als kader voor de platina nanodeeltjes. Het door Empa-onderzoekers ontwikkelde principe met een kader op basis van milieuvriendelijk en hernieuwbaar hout vervangt de platinakatalysator. En de bij Empa ontwikkelde technologie heeft nog een ander voordeel: omdat de katalysator stevig vastzit aan het oppervlak van de poreuze houtstructuur, komt het voedsel niet in contact met de platina nano-/microdeeltjes.

Lees ook andere artikelen over voedselinnovaties via deze link.