Ispirarsi alla natura per preparare nuovi materiali per il packaging

21 Maggio 2026
Francesca De Carlo

Le strategie ispirate alla natura non si concentrano solo sul miglioramento delle prestazioni dei materiali, ma introducono anche concetti innovativi che ispirano i ricercatori a sviluppare soluzioni diverse e all’avanguardia

I biomateriali sono un’ampia famiglia che comprende i derivati della cellulosa (acetato di cellulosa, carbossi-metil-cellulosa), l’acido polilattico, il chitosano e l’amido. Questi materiali sono rinnovabili, biodegradabili e sicuri, ma purtroppo presentano alcune criticità, tra cui una bassa resistenza meccanica, una scarsa resistenza all’umidità ed elevati costi. Per risolvere questi problemi, solitamente si ricorre ad uno di questi metodi:

la miscelazione con le plastiche tradizionali, che non hanno questi svantaggi, ma che danno luogo a miscele poco modulabili nelle loro proprietà;
l’incorporazione di ossidi metallici, che però possono comportare dei rischi per la sicurezza dei materiali;
la modificazione dei biomateriali mediante processi, che però sono generalmente complessi.

Viste le limitazioni dei metodi attualmente utilizzati, si sente un grande bisogno di nuove tecnologie per promuovere l’uso dei biomateriali nel settore alimentare. Un aiuto per risolvere queste sfide e portare alla produzione di biomateriali ad alte prestazioni può venire dalla natura. Il concetto di “imparare dalla natura” è già utilizzato nella scienza dei materiali, ma è ancora relativamente poco sfruttato nel packaging alimentare. Per colmare questo gap, S. Hu et al. (2025) dell’Università di Nanchino (Cina) hanno raccolto i risultati finora ottenuti in questo campo, mettendo in evidenza come l’ispirazione dalla natura può portare allo sviluppo di nuovi biomateriali con buone proprietà come l’alta resistenza meccanica, la superidrofobicità, la capacità di auto-ripararsi e la possibilità di monitorare la freschezza alimentare in tempo reale. Tra queste proprietà, la superidrofobicità sta ricevendo sempre più attenzione nel campo del packaging alimentare. Si tratta della proprietà dei materiali molto idrorepellenti, che hanno un angolo di contatto con l’acqua superiore a 140°-150° e sui quali le gocce d’acqua assumono una forma sferica e scivolano via senza alcuna aderenza. La diminuzione della bagnabilità della superficie dei materiali non solo può inibire la proliferazione microbica, mantenere lo stato secco dei prodotti alimentari e prolungarne significativamente il tempo di conservazione, ma può anche fornire le basi tecnologiche per lo sviluppo di materiali da imballaggio a base di cellulosa non modificata. La maggior fonte di ispirazione per lo sviluppo di materiali superidrofobici è rappresentata, tra gli altri materiali, dalle piume di cigno e dalle foglie di loto.

Le piume di cigno sono altamente resistenti all’acqua grazie alla loro struttura multistrato, alla presenza di sporgenze di dimensioni micrometriche, di scaglie di dimensioni nanometriche e a uno strato di oli sulla superficie, che insieme formano una barriera completamente impermeabile. Analogamente, le foglie di loto hanno delle papille microscopiche densamente impacchettate e ricoperte da uno strato di cera, a creare un’intercapedine d’aria a scala nanometrica che rende difficile per le gocce d’acqua rimanere sulla superficie delle foglie, ottenendo così un’elevata superidrofobicità. Esempi di materiali superidrofobici per il packaging alimentare già sviluppati ispirandosi alla natura sono indicati di seguito, raggruppati per “fonte di ispirazione”:

Ispirati alle piume di cigno, sono state sviluppate pellicole con carbossi-metil-cellulosa, alcol polivinilico e cera di carnauba, che hanno un angolo di contatto con l’acqua di 138°, simile alle piume, e prolungano il tempo di conservazione della carne di maiale a 5 giorni contro i 2 giorni della confezione tradizionale.
Ispirate alle foglie di loto, le fibre di glucomannano Konjac, acido polilattico e polifenoli del tè presentano un angolo di contatto con l’acqua superiore a 150°, portando quindi al prolungamento del tempo di conservazione per il cavolo a 6 giorni e per le patate a 10 giorni.

Altre pellicole che hanno la stessa fonte di ispirazione sono le pellicole a base di polisaccaridi della soia e di cera di carnauba, che hanno un angolo di contatto con l’acqua di 157° e prolungano il tempo di conservazione dell’uva a 7 giorni. Infine, sono stati preparati rivestimenti superidrofobici con cera d’api commestibile, gomma arabica e gelatina, che imitano la superficie delle foglie di loto e hanno un angolo di contatto superiore a 150. Questi rivestimenti possono essere applicati con una semplice spruzzatura, che non dà luogo ad alcuna tossicità né lascia alcun residuo di solvente organico volatile. Sorprendentemente, questi rivestimenti applicati a contenitori di polipropilene mantengono la loro eccellente superidrofobicità anche dopo essere stati immersi in soluzioni acquose calde (70 °C):

Ispirati ai petali di rosa, le pellicole costituite da nanofibre di amido e tannini mostrano un angolo di contatto con l’acqua di circa 134° e sono in grado di estendere il tempo di conservazione dei pomodorini a 15 giorni rispetto agli 8 giorni degli imballaggi tradizionali.
Ispirati alle piume d’anatra, le pellicole con carbossi-metil-cellulosa, gelatina e cera di candelilla presentano un angolo di contatto con l’acqua di 142° e prolungano il tempo di conservazione della carne bovina a 5 giorni, quindi 2 giorni in più rispetto al packaging standard in polietilene.

Oltre ai biomateriali già prodotti, i ricercatori stanno imitando anche altre funzioni sensoriali per lo sviluppo di nuovi materiali funzionali:

ispirandosi alla regolazione termica degli orsi polari e dei pinguini, si può prevedere lo sviluppo di nuovi materiali termoisolanti;
gli occhi delle zanzare sono importanti oggetti di riferimento per lo sviluppo di imballaggi antiappannamento efficienti;
le strategie di gestione dell’acqua di piante come i cactus offrono nuove prospettive per le tecnologie di conservazione;
i meccanismi sensoriali altamente adattivi osservati negli organismi viventi offrono nuove intuizioni per i progressi nel packaging alimentare. Esempi come i peli delle dionee e i sistemi di baffi dei mammiferi evidenziano interessanti capacità di percezione sensoriale.

In conclusione, il futuro del packaging alimentare promette di essere più intelligente, ecologico e versatile. La natura, come fonte inesauribile di ispirazione, continuerà a guidarci verso soluzioni di imballaggio più sostenibili ed efficienti. Le strategie ispirate alla natura non si concentrano solo sul miglioramento delle prestazioni dei materiali, ma introducono anche concetti innovativi che ispirano i ricercatori a sviluppare soluzioni diverse e all’avanguardia. Nonostante i progressi già ottenuti, la produzione industriale di questi materiali deve però ancora affrontare diverse sfide che riguardano i costi elevati, la complessità dei processi di preparazione, e la scarsa durata dovuta al fatto che la superficie di questi materiali è molto delicata poiché soggetta a danni da fattori ambientali, come ad esempio la temperatura, il pH e i raggi ultravioletti. Tutte queste sfide verranno gradualmente superate grazie ai progressi tecnologici e di ricerca.