Les revêtements complexes de polysaccharides polyélectrolytes se sont bien comportés dans la recherche, dont les conclusions ont été publiées récemment dans Chimie verte . Carton enduit du biomatériau, constitué de particules fibreuses nanostructurées de carboxyméthylcellulose et de chitosane, présentait de fortes propriétés de barrière à l'huile et à l'eau. Le revêtement a également résisté au toluène, solutions d'heptane et de sel et présentaient des propriétés améliorées de barrière mécanique humide et sèche et de barrière à la vapeur d'eau.

"Ces résultats montrent que les matériaux à base de complexes polysaccharides polyélectrolytes peuvent être des alternatives de barrière compétitives aux polymères synthétiques pour de nombreuses applications commerciales, " a déclaré Catchmark, qui, de concert avec Penn State, a déposé une demande de brevet sur les revêtements.

"En outre, ce travail démontre que le nouveau, des propriétés inattendues émergent des systèmes multi-polysaccharides engagés dans la complexation électrostatique, permettant de nouvelles applications hautes performances."

Catchmark a commencé à expérimenter des biomatériaux qui pourraient être utilisés à la place des plastiques il y a une dizaine d'années par souci de durabilité. Il s'intéresse à la cellulose, le composant principal du bois, car c'est le plus gros volume soutenable, matière renouvelable sur terre. Catchmark a étudié sa nanostructure, c'est-à-dire son assemblage à l'échelle nanométrique.

Il croyait pouvoir développer des matériaux naturels plus robustes et améliorer leurs propriétés, afin qu'ils puissent concurrencer des matières synthétiques non durables et génératrices de pollution, comme le laminé de polyéthylène basse densité appliqué sur le carton, Polystyrène et plastique solide utilisés dans les tasses et les bouteilles.

"Le défi est, pour ce faire, vous devez être capable de le faire d'une manière qui est manufacturable, et il doit être moins cher que le plastique, " Catchmark a expliqué. " Parce que lorsque vous modifiez quelque chose de plus vert ou durable, vous devez vraiment payer pour le changement. Il doit donc être moins cher pour que les entreprises en retirent réellement quelque chose. Cela crée un problème pour les matériaux durables, une inertie qui doit être surmontée à moindre coût."

Financé par une bourse Research Applications for Innovation du Collège des sciences agronomiques, Catchmark travaille actuellement à développer des partenaires de commercialisation dans différents secteurs industriels pour une grande variété de produits.

"Nous essayons de faire le dernier pas maintenant et d'avoir un réel impact sur le monde, et amener les gens de l'industrie à cesser d'utiliser des plastiques et à utiliser à la place ces matériaux naturels, " a-t-il dit. " Donc, ils (les consommateurs) ont le choix - après l'utilisation des biomatériaux, ils peuvent être recyclés, enterré dans le sol ou composté, et ils se décomposeront. Ou ils peuvent continuer à utiliser des plastiques qui finiront dans les océans, où ils persisteront pendant des milliers d'années."

Snehasish Basu, chercheur post-doctoral, et Adam Plucinski, étudiant en master, maintenant instructeur d'ingénierie à Penn State Altoona. Le personnel du Material Research Institute de Penn State a apporté son aide au projet.