Lebensmittelsicherheit und Nachhaltigkeit sind zentrale Herausforderungen unserer Zeit. Forschende der TU Graz um Paolo Falcaro haben eine mikroporöse Kristallverbindung entwickelt, der anzeigt, ob proteinreiche Lebensmittel wie Fisch oder Fleisch verdorben sind. Unterstützt durch einen ERC Proof of Concept Grant zielt das Projekt FRESCO darauf ab, Sicherheit und Ressourcenschonung zu vereinen.
Die auf metal-organic frameworks (MOFs) basierende Technologie erlaubt es, giftige Verbindungen in verderbenden Lebensmitteln zu erkennen und somit Verschwendung zu reduzieren. Mit einem interdisziplinären Ansatz und in Kooperation mit der Verpackungsindustrie wird die innovative Tinte weiterentwickelt, um eine praktische Anwendung zu ermöglichen.
Verbundtinte erkennt toxische Verbindungen
Einer Untergruppe von mikroporösen Kristallen, sogenannten „metal-organic frameworks (MOFs), wird im Bereich der Materialwissenschaften ein großes Potenzial zugeschrieben, da sie trotz kleiner Größe eine sehr große Oberfläche besitzen. Je nach Anordnung ihrer Poren können sie verschiedenste Eigenschaften haben. Paolo Falcaro war es im Projekt POPCRYSTAL gelungen, die Porenorientierung zu steuern. Darauf aufbauend folgte in Zusammenarbeit mit Forschenden aus dem TU Graz-Leadprojekt „Porous Materials @ Work for Sustainability“ die Erforschung lithographischer Methoden zur Entwicklung MOF-basierter Anwendungen. Die ersten Ergebnisse dazu publizierte das Team in der angesehenen Fachzeitschrift Advanced Materials. Diese Erkenntnisse werden in FRESCO nun weiter erforscht, um eine Tinte weiterzuentwickeln, die das Verderben von Lebensmitteln erkennt.
Basis dafür ist ein im Rahmen von POPCRYSTAL entwickeltes MOF, das in Form einer nicht-toxischen Verbundtinte auf die Innenseite von Lebensmittelverpackungen aufgebracht werden kann: Je nach Konzentration der giftigen Verbindungen in den verpackten Lebensmitteln ändert die Verbundtinte ihre Farbe. Dadurch lässt sich eruieren, ob die Speisen noch genießbar sind oder nicht. Während des neuen ERC-Projekts möchte das Team um Paolo Falcaro zusammen mit weiteren Forschenden der TU Graz die Zusammensetzung des MOFs verbessern, seine Effektivität testen und geeignete Partner aus der Verpackungsindustrie finden, um die Entwicklung in die Anwendung zu bringen. Dies ist auch die Intention hinter dem Proof of Concept Grant: Aufbauend auf einem bereits eingeworbenen ERC Grant die Forschungsergebnisse auf vermarktbares Innovationspotenzial zu evaluieren.
Die Sicherheit von Lebensmitteln zu verbessern und deren Verschwendung zu reduzieren, sind globale Herausforderungen. FRESCO steht daher auch im Einklang mit den United Nations Sustainable Development Goals (SDGs), die unter anderem darauf abzielen, die Sicherheit von Lebensmitteln zu erhöhen und einen nachhaltigeren Umgang mit ihnen zu erreichen, indem Produkte verantwortungsvoller konsumiert werden. Wenn Verpackungen mit unserem MOF laufend die Frische der Lebensmittel überwachen können, sollte das vorzeitiger Entsorgung noch genießbarer Speisen ebenso vorbeugen wie dem Konsum verdorbener Lebensmittel.
Paolo Falcaro vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der TU Graz
Materialwissenschaften: ein wissenschaftliches Stärkefeld der TU Graz
Als ausgewiesenes wissenschaftliches Stärkefeld der TU Graz wird im Bereich der Materialwissenschaften intensiv und sehr erfolgreich geforscht. Hier konnten bereits mehrere ERC Grants eingeworben werden und insgesamt sieben Christian Doppler Labors widmen sich Themen wie Nanosonden, geopolymeren Baustoffen aus mineralischen Abfällen oder dem Stofftransport durch Papier. Außerdem läuft ein Leadprojekt, das sich mit porösen Materialien beschäftigt.
„Die TU Graz gratuliert Paolo Falcaro und seinem Team zu diesem ERC Proof of Concept Grant“, sagt Andrea Höglinger, TU Graz-Vizerektorin für Forschung. „Unsere Forschenden im Fachbereich der Materialwissenschaften und besonders im Gebiet der porösen Materialien erzielen laufend Ergebnisse, die internationale Aufmerksamkeit erregen. Der ERC Grant für das Projekt FRESCO ist ein weiterer Beleg für diese hervorragende Forschungsarbeit.
Originalpublikation: Carlos Carbonell, Mercedes Linares-Moreau, Sergey M. Borisov, Paolo Falcaro. Multimaterial Digital-Light Processing of Metal-Organic Framework (MOF) Composites: A Versatile Tool for the Rapid Microfabrication of MOF-Based Devices. IN: ADCANCED MATERIALS, Volume36, Issue45. https://doi.org/10.1002/adma.202408770