Químicos de la Universidad de California Davis han desarrollado un material reutilizable y compostable a partir de gelatina que se comporta como los cubitos de hielo, pero que no gotea al descongelarse.
El nuevo material se considera ideal para las cadenas de suministro de alimentos y el transporte de medicamentos. El equipo también está explorando estructuras basadas en proteínas para recubrimientos seguros para alimentos y andamiajes de carne cultivada en laboratorio. El avance se ha presentado e la reunión de otoño de la American Chemical Society.
El proyecto del hielo gelatinoso comenzó con una pregunta que Luxin Wang, científica de alimentos de la Universidad de California en Davis, les planteó a los investigadores Jiahan Zou y Gang Sun. Wang observó cómo se derretía el hielo en las vitrinas de mariscos de los supermercados y le preocupaba que el agua de deshielo propagara patógenos y contaminara toda la vitrina. Preguntó si los investigadores podrían crear un material reutilizable que funcione como el hielo normal, pero que no produzca un charco potencialmente contaminado.
La inspiración para el nuevo material surgió de la congelación del tofu. Sun, científica de materiales también de UC Davis, quien asesoró la investigación de posgrado de Zou, explica que “el tofu congelado retiene el agua en su interior, pero al descongelarlo, la libera. Por eso, intentamos resolver ese problema con otro material: la gelatina”.
Las proteínas de gelatina tienen dos propiedades que buscaban los investigadores: son aptas para alimentos y sus largas hebras se unen, formando hidrogeles con pequeños poros que retienen el agua, a diferencia del tofu. Las primeras pruebas de los hidrogeles elaborados con este polímero natural (también llamado biopolímero) fueron un éxito.
El agua permaneció dentro de los poros a medida que pasaba por los cambios de fase, de líquido a hielo y viceversa, sin dañar las estructuras ni filtrar el hidrogel.
A lo largo de los años, Zou ha optimizado la fórmula y los métodos de producción de los hidrogeles a base de gelatina. Ahora cuenta con un proceso práctico de un solo paso para crear hielo gelatinoso compuesto en un 90 % de agua y que puede lavarse repetidamente con agua o lejía diluida, congelarse y descongelarse.
El material refrigerante se mueve y se aplasta a temperatura ambiente. Pero al enfriarse por debajo del punto de congelación del agua, 0 °C, se vuelve más firme y sólido.
REUTILIZABLE
“En comparación con el hielo convencional de la misma forma y tamaño, el hielo gelatinoso tiene hasta un 80 % de eficiencia de enfriamiento (la cantidad de calor que el gel puede absorber mediante el cambio de fase)“, afirma Zou. “Además, podemos reutilizar el material y mantener la absorción de calor durante múltiples ciclos de congelación y descongelación, lo que supone una ventaja en comparación con el hielo convencional”.
El equipo puede producir hielo gelatinoso en placas de 0,45 kilogramos, similares a las compresas de gel frío que se venden actualmente y que tienen fundas de plástico voluminosas. Sin embargo, el nuevo material refrigerante presenta ventajas sobre las compresas frías o el hielo seco: se puede adaptar a cualquier forma o diseño, y es compostable.
En un conjunto de experimentos, el gel compostado mejoró el crecimiento de las tomateras al aplicarse a la tierra para macetas. Y, dado que el material refrigerante no contiene polímeros sintéticos, no debería generar microplásticos.
Zou y Sun afirman que el hielo gelatinoso, aunque inicialmente desarrollado para la conservación de alimentos, se muestra prometedor para el transporte de productos médicos, la biotecnología y su uso en zonas con escasez de agua para la formación de hielo.
Actualmente, existen licencias para la tecnología del hielo gelatinoso. Zou espera que esto signifique que el material refrigerante esté disponible para los consumidores como una alternativa al hielo libre de agua de deshielo, segura para el contacto con alimentos y compostable. Si bien reconoce que aún quedan algunas etapas en el análisis de mercado, el diseño del producto y las pruebas de producción a gran escala antes de que pueda comercializarse. Pero a medida que el helado de gelatina se abre paso al mercado, Zou también se ha interesado por otros biopolímeros naturales. Amplió su investigación a las proteínas vegetales derivadas de la agricultura, como las proteínas de soja, para crear materiales más sostenibles. Su enfoque se está orientando hacia el desarrollo de proteínas de soja para revestimientos removibles de encimeras y andamiajes celulares para carne cultivada.
“En mi investigación, me di cuenta del poder de la Madre Naturaleza en el diseño de biopolímeros y las vastas posibilidades que ofrecen”, afirma Zou. “Creo que se crearán productos asombrosos derivados de los biopolímeros, ya que los propios materiales nos están enseñando cómo trabajar con ellos".