La "glace en gelée" réutilisable garde les choses froides - sans eau de fonte
Les applications comprennent le refroidissement des fruits de mer sans contamination
Qu'elle soit pilée ou en cubes, la glace finit par fondre en une flaque, mais ce n'est pas le cas de la glace gélifiée. Les chercheurs Jiahan Zou et Gang Sun ont mis au point un processus en une seule étape pour créer ce matériau réutilisable et compostable à partir de gélatine, l'ingrédient qui entre dans la composition des desserts gluants. Comme la gelée ne coule pas lorsqu'elle est décongelée, elle est idéale pour les chaînes d'approvisionnement alimentaire et le transport de médicaments. L'équipe étudie également des structures à base de protéines pour les revêtements alimentaires et les échafaudages de viande cultivée en laboratoire.
elly ice est un matériau réfrigérant réutilisable et compostable qui ne fond pas comme de la glace ordinaire.
UC Davis
Le projet de gelée de glace est parti d'une question posée à Zou et Sun par Luxin Wang, chercheur en sciences alimentaires à l'université de Californie à Davis. Wang a vu la glace fondre dans les vitrines de fruits de mer des épiceries et s'est inquiétée de voir l'eau de fonte propager des agents pathogènes et contaminer l'ensemble de la vitrine. Elle a demandé aux chercheurs s'ils pouvaient créer un matériau réutilisable qui fonctionne comme de la glace ordinaire mais qui ne produise pas de flaque potentiellement contaminée.
La congélation du tofu est à l'origine de ce nouveau matériau. Sun, un scientifique spécialiste des matériaux de l'UC Davis qui a conseillé Zou dans ses recherches, explique que "le tofu congelé garde son eau à l'intérieur, mais lorsque vous le décongelez, il la libère. Nous avons donc essayé de résoudre ce problème avec un autre matériau : la gélatine".
Les protéines de gélatine possèdent deux propriétés recherchées par les chercheurs : Elles sont sans danger pour les aliments et leurs longs brins se lient entre eux, formant des hydrogels avec de minuscules pores qui retiennent l'eau, contrairement au tofu. Les premiers tests des hydrogels fabriqués avec ce polymère naturel (également appelé biopolymère) ont été couronnés de succès. L'eau est restée à l'intérieur des pores lors des changements de phase, passant de l'état liquide à l'état de glace et vice-versa, sans endommager les structures ni s'échapper de l'hydrogel.
Au fil des ans, Mme Zou a optimisé la formule et les méthodes de production des hydrogels à base de gélatine. Aujourd'hui, elle dispose d'un procédé pratique, en une seule étape, pour créer de la glace gélifiée composée à 90 % d'eau et pouvant être lavée à plusieurs reprises avec de l'eau ou de l'eau de Javel diluée, congelée et décongelée. À température ambiante, le matériau réfrigérant s'agite et s'écrase. Mais lorsqu'il est refroidi en dessous du point de congélation de l'eau, soit 32 degrés Fahrenheit (0 degré Celsius), il passe à un état plus ferme et plus solide.
"Par rapport à la glace ordinaire de même forme et de même taille, la glace gélifiée a une efficacité de refroidissement de 80 %, c'est-à-dire la quantité de chaleur que le gel peut absorber par changement de phase", explique Mme Zou, qui en parlera plus en détail lorsqu'elle présentera la nouvelle version de la glace gélifiée lors de la conférence ACS Fall 2025. "Nous pouvons réutiliser le matériau et maintenir la capacité d'absorption de la chaleur au cours de plusieurs cycles de congélation-décongélation, ce qui constitue un avantage par rapport à la glace ordinaire.
L'équipe peut produire de la glace gélifiée en plaques de 0,45 kilogramme, semblables aux packs de gel froid actuellement en vente, qui sont dotés d'enveloppes en plastique encombrantes. Cependant, le nouveau matériau réfrigérant présente des avantages par rapport aux packs réfrigérants ou à la glace sèche : Il est personnalisable, quelle que soit la forme ou le design, et il est compostable. Dans une série d'expériences, le gel composté a amélioré la croissance des plants de tomates lorsqu'il était appliqué au terreau. Et comme le matériau réfrigérant ne contient pas de polymères synthétiques, il ne devrait pas générer de microplastiques.
Zou et Sun affirment que la glace en gelée, bien qu'initialement développée pour des applications de conservation des aliments, est prometteuse pour l'expédition médicale, la biotechnologie et l'utilisation dans des zones où l'eau disponible pour former de la glace est limitée.
Il existe actuellement des licences pour la technologie de la glace gélifiée. Mme Zou espère que cela signifie que le matériau de refroidissement sera mis à la disposition des consommateurs en tant qu'alternative à la glace, sans eau de fusion, sans danger pour le contact avec les aliments et compostable. Elle reconnaît toutefois qu'il reste encore des étapes à franchir en matière d'analyse de marché, de conception de produits et de tests de production à grande échelle avant de pouvoir commercialiser le produit.
Alors que la glace gélifiée à base de gélatine fait son chemin vers le marché, Mme Zou s'est également intéressée à d'autres biopolymères naturels. Elle a étendu ses recherches aux protéines végétales qui sont des sous-produits agricoles, comme les protéines de soja, afin de fabriquer des matériaux plus durables. Elle se concentre désormais sur le développement de protéines de soja pour les revêtements amovibles des comptoirs et les échafaudages cellulaires pour la viande cultivée. Elle présentera plus en détail ces travaux lors de la conférence ACS Fall 2025.
"Au cours de mes recherches, je me suis rendu compte de la puissance de Mère Nature dans la conception des biopolymères et des vastes possibilités qu'ils offrent", explique Mme Zou. "Je pense qu'il y aura des produits étonnants dérivés des biopolymères, car les matériaux eux-mêmes nous apprennent à travailler avec eux.
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