David Hepworth en Eric Whale, twee Schotse materiaalwetenschappers, waren op zoek naar slimme manieren om voedselverspilling te hergebruiken toen ze erachter kwamen hoe nanovezels te maken uit wortelpulp, de resten uit wortelsap. De cellulose in wortels en andere wortelgroenten is, in tegenstelling tot andere vezelachtige materialen zoals hout of katoen, gemakkelijk te scheiden van de rest van het bioafval - ze halen het uit de pulp.
De wetenschappers noemen het materiaal Curran, naar het Gaelische woord voor wortel, en wilden laten zien dat het als alternatief voor glas- of koolstofvezels kon worden gebruikt. Ze zeggen dat het bijna twee keer zo sterk is en iets lichter dan koolstof. In 2007 richtten Hepworth en Whale CelluComp op, een bedrijf dat Curran en andere plantaardige materialen ontwikkelt.
Christian Kemp-Griffin, de CEO van CelluComp, zegt dat ze zijn begonnen met wortelen omdat ze goedkoop en gemakkelijk te krijgen waren - ze zouden gewoon hun plaatselijke supermarkt gaan kopen. Maar ze realiseerden zich al snel dat de wortelpulp echt goed werkte en dat ze landbouwafval konden gebruiken om hun materiaal te kopen.
Eerst maakten de wetenschappers een hengel van Curran. Ze dachten dat een hengel licht, flexibel en sterk moest zijn - alle eigenschappen die Curran het beste kon brengen. De E21 Carrot Stix genoemd, won enkele prijzen en verkocht goed.
Vervolgens, met subsidie van de Europese Unie om het materiaal te testen, huurde CelluComp onderzoekers van EMPA, de Zwitserse federale laboratoria voor materiaalwetenschappen en technologie, in om de beste manieren te vinden om nanovezels afkomstig van planten te plaatsen - ze kijken nu naar suikerbieten -werken. Ze ontdekten dat het slimste, meest ecologisch verantwoorde gebruik voor de nanovezels, inclusief Curran, was voor beschermende sportartikelen, met name motorhelmen die zowel sterk als licht moeten zijn.
Dat klopt: motorhelmen van de toekomst kunnen worden gemaakt van wortels, niet van koolstof.
"Nanocellulose heeft materiaaleigenschappen waarmee het glas of koolstof in de hedendaagse plastic vezel kan vervangen", zegt Roland Hischier, een onderzoeker bij EMPA die gespecialiseerd is in het analyseren van de levenscyclus van producten. “Koolstofvezel is een niet-hernieuwbare hulpbron. We moeten vroeg of laat zien hoe we deze materialen krijgen. ”
Het meest interessante aan Curran, zegt Hischier, is hoe het voedselverspilling gebruikt, wat een groter probleem wordt in Europa, omdat woon-werkverkeer en fastfood prominenter zijn. Hij en de rest van het team bij EMPA hebben de ecologische voetafdruk en commerciële levensvatbaarheid van Curran beoordeeld. De studie was onderdeel van een FP7-programma, dat duurzaamheidgerelateerde projecten in de hele EU financiert. "De Europese gemeenschap is in de afgelopen 5 tot 6 jaar begonnen wat nadruk te leggen op de kwesties van duurzaamheid, " zegt Hischier.
Om te testen of zoiets als Curran echt haalbaar is, heeft EMPA een proces in drie stappen ontwikkeld. Ten eerste, is er eigenlijk behoefte aan dit materiaal? Zal het repliceerbaar en consistent zijn buiten het lab? En ten slotte, is het eigenlijk een verbetering, vanuit milieuoogpunt gezien, van de huidige materialen? Dit is een basislijn en EMPA werkt aan een raamwerk voor de manier waarop nieuw hernieuwbaar materiaal zal worden beoordeeld.
"De vraag was in de eerste plaats om te zien wat een potentiële markt voor een dergelijke nieuwe vezel zou kunnen zijn, vanuit ecologisch oogpunt maar ook vanuit economisch en technisch oogpunt, " zegt Hischier.
Dat is waar de helm van pas komt. In hun analyse ontdekte EMPA dat beschermende sportartikelen, die stijve, sterke, lichte vezels en lage economische overhead nodig hebben, enkele van de beste use cases voor Curran waren. Hischier en zijn team kijken ook naar de haalbaarheid van het gebruik in surfplanken en isolatie voor stacaravans. De uitdaging is nu om het materiaal van het lab naar de productie te brengen en ervoor te zorgen dat het nog steeds ecologisch slim is op grotere schaal.
Het heeft geen zin om een materiaal uit bioafval te ontwikkelen als het niet wordt gebruikt, of als het veranderen van een bruikbaar product meer energie kost dan het niet-hernieuwbare alternatief.
