Když žila v Kalifornii, ocitla se Katrina Cornishová přemýšlet o těch otevřených náklaďácích, které viděla nést velké množství zralých rajčat. Proč, pomyslela si, nebyla rajčata na dně rozdrcena na velké červené louže.
Důvodem by se později dozvěděla, že rajčata byla vyšlechtěna, aby měla tvrdé kůže, které jim umožňovaly odolat celé té hmotnosti shora.
Ten kousek znalostí by Cornishovi sloužil dobře poté, co se přestěhovala na Ohio State University, kde je výzkumnou pracovnicí v biomateriálech. Nedávno ona a její výzkumný tým objevili, že nejen ty tvrdé slupky rajčat, ale také drcené skořápky vajec, mohou být účinnými náhradami za plnivo na bázi ropy používané v pneumatikách automobilů.
"To, co chcete v plnivu, je něco opravdu tvrdého a silného, " říká. "Proto jsme se podívali na rajčatové slupky."
Plnicí látkou v pneumatikách a jiných pryžových výrobcích je již dlouho něco, čemu se říká saze, práškový uhlíkový produkt, který tvoří 30 procent většiny pneumatik. Ve skutečnosti je to mnoho gumárenských výrobků, které jsou černé. Saze pomáhají zvyšovat odolnost gumy v pneumatikách.
Je však ve stále menší nabídce, protože poptávka po automobilech v rozvojových zemích rychle roste. Současně výroba sazí v USA v posledních letech poklesla, protože EPA praskla na rostlinách emitujících nadměrné množství oxidu siřičitého a oxidu dusičitého.
Díky tomu jsou výrobci kaučuku v USA více závislí na zámořských společnostech pro produkt, který byl vždy citlivý na kolísání světových cen ropy.
Potenciál plýtvání potravinami
To, že by bylo možné použít potravní odpady ke snížení potřebného množství saze, by mohlo snížit náklady. Také by to mohlo přinést environmentální výhody. "Jedním z důvodů, proč se jedná o takové aktivum, je celý problém udržitelnosti, " říká Cornish. „Saze se vyrábějí s ropou. Pokud byste mohli začít nahrazovat část tohoto neudržitelného materiálu udržitelným materiálem, pak nám pomáháte odstavit ropu. “
V Americe zjevně není nedostatek potravinového odpadu. Američané konzumují více než 30 liber rajčat na osobu za rok, podle ministerstva zemědělství většina z nich konzervované nebo zpracované nějakým způsobem, jako je omáčka na pizzy. Potravinářské společnosti slupou a zlikvidují tuhou pokožku. A každý Američan spotřebuje v průměru téměř 270 vajec ročně, čímž celkový počet v zemi dosahuje přibližně 86 miliard. Zhruba 40 procent těchto vajec používají potravinářské společnosti, které nakonec přepravují tuny prasklých skořápek na skládky. Tam sedí na dlouhou dobu, protože se nerozkládají velmi snadno.
"Mysleli jsme si, že použití skořápek jako náplně by bylo lepší osud, než skončit na skládce, " říká Cornish. "A byl jsem velmi příjemně překvapen, když se ukázalo, že jsou velmi účinným zpevňujícím plnivem, nikoli plnivovým plnivem."
Sušené a mleté rajčatové slupky (nahoře) a skořápky na vejce (dole) se před přidáním do gumy zpracují na hrubý, střední a jemný prášek. (Kenneth Chamberlain, se svolením Ohio State University) Jak Cornish vysvětluje, ředidlo je plnivo, které může učinit kompozit slabším a tuhším, čím více se přidává do produktu. Snižuje náklady, ale také snižuje kvalitu. Naproti tomu vyztužující plnivo zvyšuje pevnost produktu, i když také může snížit jeho elasticitu.
"Ale s některými z těchto nových plniv, skořápek vajec a rajčatových slupek, pokud jsou použity v kombinaci s sazemi, jsme schopni dosáhnout zvýšení síly, ale ne zvýšení tvrdosti nebo ztráty elasticity, " říká.
Jinými slovy bylo zjištěno, že plniva potravinového odpadu posilují gumu a zároveň ji udržují pružnou.
Udržitelné alternativy
Dosud tým Ohio State testoval vaječné skořápky nebo rajčatové slupky úspěšně v kombinaci s sazemi, čímž snížil množství tradičního plniva, aniž by jej nahradil. Vědci dosud nespojili oba potravní odpady společně do plniva. Pracují na identifikaci toho, jak by kombinace těchto dvou látek - se sazemi a bez sazí - mohla změnit jedinečné mechanické vlastnosti, které každá z nich přináší zvlášť výkon gumy. Cílem by v konečném důsledku bylo vytvořit „recepty“ pro různé kombinace a získat tak výsledky, které nejlépe odpovídají tomu, co výrobce potřebuje.
"Už jsme ukázali, že můžete získat různé kombinace vlastností, jen když je použijete s sazemi, což může samo o sobě udělat více než saze." Cítíme, že bychom to dokázali ještě více posunout dohromady inteligentním designem prediktivním způsobem, “říká Cornish.
Katrina Cornish (vlevo) a Cindy Barrera (vpravo) zkoumají mleté rajčatové slupky a skořápky vajec, jakož i vzorky gumy. (Kenneth Chamberlain, se svolením Ohio State University) Poznamenává, že vědci obdrželi grant od společnosti Ford na práci na projektu s použitím drcených skořápek v pryžových částech a že další výrobce kaučuku projevil zájem o práci s plnivem z rajčat.
Vědci obdrželi zpětnou vazbu ohledně své patentové přihlášky na své bioodpadní gumové kompozity z amerického úřadu pro patenty a ochranné známky a Cornish říká, že bude brzy znovu předložena. Tato technologie byla licencována společnosti Cornish, která vlastní, nazvaná EnergyEne.
Hledání přírodních alternativ pro použití ve výrobních produktech není pro Cornish nic nového. Dohlíží také na projekt, aby určila, zda lze jako zdroj gumy použít různé pampelišky pocházející z Kazachstánu. Asi 10 až 15 procent kořenů rostliny je přírodní kaučuk.
Klíčem k ní je, aby vaše oči byly otevřené vůči možnostem přírodního světa.
„Pocházím z velmi širokého pozadí a velmi se zajímám o udržitelnou ekonomiku. V Ohiu je zemědělství obrovským odvětvím, zpracování potravin je obrovským odvětvím, “podotýká. "Chtěl jsem se podívat na to, co bych mohl udělat jako nepotravinový vědec ve vztahu k potravinářskému průmyslu." Všichni mají velké odpady. Odpad stojí hodně peněz. Odpad jde na skládku. Vyhodnotili jsme tedy, co jsou to odpady a co s nimi můžeme dělat.
"Ukázalo se, že se jedná o velkolepě úspěšný projekt." Nechci, aby to znělo sponzorováním, ale většina lidí se kolem nich nerozhlíží a opravdu nevidí, co je tam venku. “
