Un groupe de recherche dirigé par le professeur Seung Hwan Ko du département de génie mécanique de l’Université nationale de Séoul a développé une nouvelle technologie pour détecter la température et la fraîcheur des aliments à l’aide de graphène induit par laser sur du papier commercial écologique et biodégradable.
L’environnement et la sécurité alimentaire sont des enjeux mondiaux dans l’industrie alimentaire. Selon Greenpeace en 2021, 78 % des déchets plastiques domestiques provenaient d’emballages contenant des aliments. Ainsi, le grave problème environnemental a été accru en raison de l’utilisation excessive de plastiques.
Des entreprises multinationales telles que Starbucks, Coca Cola et McDonald’s ont lancé les gobelets, bouteilles et pailles biodégradables à base de papier, entraînant la croissance d’une technologie innovante respectueuse de l’environnement. Pour résoudre ces problèmes complexes dans l’industrie alimentaire, un emballage alimentaire respectueux de l’environnement et une technologie de surveillance en temps réel sont nécessaires.
Les progrès récents dans la technologie de stockage et de surveillance des aliments ont permis une variété d’applications dans l’industrie alimentaire. Cependant, pour la plupart des plates-formes de détection de l’état des aliments actuelles, un capteur supplémentaire doit être fixé au récipient de stockage des aliments, et le capteur utilisé est généralement un matériau non biodégradable, ce qui pose également un problème en termes de respect de l’environnement.
Le groupe de recherche dirigé par le professeur Ko a fabriqué le capteur de graphène irradié au laser sur des dessins animés de lait disponibles dans le commerce et a développé une plate-forme pour détecter la fraîcheur des aliments en détectant le gaz provenant des aliments. De plus, un capteur de graphène induit par laser à base de papier a été fabriqué au dos d’un code-barres pour permettre une surveillance en temps réel de la fraîcheur de la viande au fil du temps avec un téléphone mobile. De plus, il est possible de fournir à un utilisateur des informations thermiques d’un aliment en fabriquant de la même manière un capteur sur un gobelet en papier général, détectant la température du liquide contenu.
Le groupe de recherche dirigé par le professeur Ko s’est concentré sur le graphène induit par laser. L’équipe de recherche a développé une technologie de synthèse de graphène par réaction thermique locale en irradiant un laser sur un substrat de papier écologique à base de carbone. En conséquence, le capteur a été produit directement sur un substrat en cellulose utilisé pour l’emballage alimentaire sans traitement supplémentaire, établissant ainsi une plate-forme capable de détecter l’état des aliments en temps réel continu.
Le graphène induit par laser est l’un des allotropes du carbone comme les nanotubes de carbone, les fullerènes et les diamants. Il a une excellente mobilité électronique qui permet à LIG de détecter la température et une surface spécifique élevée qui permet à LIG de bien détecter les molécules de gaz.
Si la plupart des aliments ne sont pas conservés à la bonne température, ils libèrent des gaz à mesure que les agents pathogènes se développent dans les aliments. En d’autres termes, il est important de surveiller en permanence la température d’un aliment, car la température de stockage détermine l’avenir de l’état de l’aliment. De plus, comme mentionné précédemment, étant donné que la plupart des aliments libèrent du gaz lorsqu’ils se décomposent, la fraîcheur des aliments peut être déterminée en détectant le gaz émis. C’est-à-dire qu’en saisissant la fraîcheur et la température des aliments, il est possible d’obtenir des informations sur l’état présent et futur des aliments.
La plate-forme papier de détection de la température et de la fraîcheur des aliments développée dans cette étude devrait résoudre les problèmes alimentaires liés à l’environnement et à la sécurité en fournissant des informations sur l’état actuel et futur des aliments. L’équipe de recherche a démontré la situation réelle de détérioration des aliments en détectant le signal de détérioration des aliments et en captant la température des aliments dans divers environnements thermiques.
Ko dit que « cette réalisation est une recherche qui correspond à la tendance mondiale du Green New Deal, et devrait fournir des atouts précieux et un aperçu du développement de technologies qui peuvent résoudre les problèmes liés à l’environnement et à la sécurité dans l’industrie alimentaire. Et plus loin de l’alimentation l’industrie, il devrait être utilisé dans divers domaines industriels en tant que capteur de température et de gaz à base de matériaux écologiques et biodégradables. »
Les résultats de la recherche ont été publiés dans Matériaux appliqués aujourd’hui.
Yeongju Jung et al, Électronique papier intelligente par graphène induit par laser pour la surveillance biodégradable en temps réel de la détérioration des aliments, Matériaux appliqués aujourd’hui (2022). DOI : 10.1016/j.apmt.2022.101589