Toen ze in Californië woonde, vroeg Katrina Cornish zich af over die open vrachtwagens die ze zag met veel ladingen rijpe tomaten. Wel, dacht ze, waren de tomaten op de bodem niet verpletterd tot grote rode plassen.
De reden, zou ze later leren, is dat de tomaten werden gefokt om een harde schil te hebben waardoor ze al dat gewicht van bovenaf konden weerstaan.
Dat beetje kennis zou Cornish goed van pas komen nadat ze naar Ohio State University verhuisde, waar ze onderzoek doet naar biomaterialen. Onlangs ontdekten zij en haar onderzoeksteam dat niet alleen die taaie tomatenschillen, maar ook gemalen eierschalen, effectieve vervangers kunnen zijn voor het op aardolie gebaseerde vulmiddel dat in autobanden wordt gebruikt.
"Wat je in een filler wilt, is iets heel stoer en sterk", zegt ze. "Dat is waarom we naar de tomatenschillen hebben gekeken."
De favoriete vulstof in banden en andere rubberproducten is al lang zoiets als carbon black, een poederachtig carbonproduct dat voor 30 procent uit de meeste banden bestaat. Het is zelfs de reden dat veel rubberproducten zwart zijn. Carbon black helpt het rubber in banden duurzamer te maken.
Maar er is een steeds korter aanbod omdat de vraag naar auto's in ontwikkelingslanden snel toeneemt. Tegelijkertijd is de productie van roetzwart in de VS de afgelopen jaren gedaald, toen de EPA hard optrad bij installaties die overmatig veel zwaveldioxide en stikstofoxide uitstoten.
Dat heeft Amerikaanse rubberfabrikanten afhankelijker gemaakt van buitenlandse bedrijven voor een product dat altijd gevoelig is geweest voor schommelingen in de wereldolieprijzen.
Het potentieel van voedselverspilling
Dus, het kunnen gebruiken van voedselverspilling om de benodigde hoeveelheid roet te verminderen, kan de kosten verlagen. Het zou ook milieuvoordelen kunnen opleveren. "Een reden waarom dit zo'n goed is, is het hele duurzaamheidsvraagstuk", zegt Cornish. “Carbon black wordt geproduceerd met aardolie. Als je zou kunnen beginnen met het vervangen van een deel van dit niet-duurzame materiaal door duurzaam materiaal, help je ons ons te ontdoen van petroleum. ”
Er is duidelijk geen tekort aan voedselverspilling in Amerika. Amerikanen consumeren meer dan 30 pond tomaten per persoon per jaar, volgens het ministerie van Landbouw, de meeste van hen ingeblikt of verwerkt op een bepaalde manier, zoals saus op pizza's. Voedingsbedrijven schillen en verwijderen de harde huid. En elke Amerikaan verbruikt gemiddeld bijna 270 eieren per jaar, wat het totaal in het land op ongeveer 86 miljard brengt. Ongeveer 40 procent van die eieren wordt gebruikt door voedingsbedrijven, die uiteindelijk tonnen gebarsten schelpen naar stortplaatsen sturen. Daar zitten ze lang omdat ze niet zo snel kapot gaan.
"We dachten dat het gebruik van eierschalen als vulmiddel een beter lot zou zijn dan op de stortplaats belanden", zegt Cornish. "En ik was zeer aangenaam verrast toen bleek dat ze een zeer effectief versterkend vulmiddel zijn en geen verdunnend vulmiddel."
Gedroogde en gemalen tomatenschillen (boven) en eierschalen (onder) worden verwerkt tot grof, medium en fijn poeder voordat ze aan rubber worden toegevoegd. (Kenneth Chamberlain, met dank aan Ohio State University) Zoals Cornish het uitlegt, is een verdunningsmiddel een composiet die een composiet zwakker en stijver kan maken, hoe meer het wordt toegevoegd aan een product. Het verlaagt de kosten, maar verlaagt ook de kwaliteit. Een versterkende vulstof verhoogt daarentegen de sterkte van het product, hoewel het ook de elasticiteit ervan kan verminderen.
"Maar met sommige van deze nieuwe vulstoffen, de eierschalen en tomatenschillen, in combinatie met carbon black, kunnen we een toename in sterkte krijgen, maar geen toename in hardheid of verlies van elasticiteit, " zegt ze.
Met andere woorden, voedselafvalvullers bleken rubber te versterken en tegelijkertijd flexibel te houden.
Duurzame alternatieven
Tot nu toe heeft het Ohio State-team eierschalen of tomatenschillen met succes getest in combinatie met roet, waardoor de hoeveelheid van de traditionele vuller is verminderd zonder deze te vervangen. De onderzoekers hebben de twee voedselverspilling nog niet gecombineerd in een filler. Ze werken eraan om te identificeren hoe het combineren van de twee - met en zonder roet - de unieke mechanische eigenschappen die elk afzonderlijk tot de prestaties van het rubber leidt, zou kunnen veranderen. Het doel zou uiteindelijk zijn om "recepten" te maken voor verschillende combinaties om resultaten te krijgen die het beste overeenkomen met wat een fabrikant nodig heeft.
“We hebben al aangetoond dat je verschillende combinaties van eigenschappen kunt krijgen door ze alleen met carbon black te gebruiken, meer dan carbon black op zichzelf kan doen. We denken dat we het misschien nog verder kunnen verbeteren door de twee op een intelligente voorspellende manier samen te stellen, ”zegt Cornish.
Katrina Cornish (links) en Cindy Barrera (rechts) onderzoeken gemalen tomatenschillen en eierschalen, evenals monsters van rubber. (Kenneth Chamberlain, met dank aan Ohio State University) Ze merkt op dat de onderzoekers een subsidie van Ford hebben ontvangen om te werken aan een project met gemalen eierschalen in rubberen onderdelen, en dat een andere rubberfabrikant belangstelling heeft getoond voor het werken met tomatenpeelvuller.
De onderzoekers hebben feedback ontvangen van hun patentaanvraag voor hun bioafvalrubbercomposieten van het US Patent and Trademark Office en Cornish zegt dat het binnenkort opnieuw zal worden ingediend. De technologie is in licentie gegeven aan een bedrijf dat Cornish bezit, genaamd EnergyEne.
Het vinden van natuurlijke alternatieven voor de productie van producten is niets nieuws voor Cornish. Ze houdt ook toezicht op een project om te bepalen of een verscheidenheid aan paardenbloem uit Kazachstan kan worden gebruikt als een bron van rubber. Ongeveer 10 tot 15 procent van de wortels van de plant zijn natuurlijk rubber.
Een sleutel voor haar, zegt ze, is om je ogen open te houden voor de mogelijkheden van de natuurlijke wereld.
“Ik kom uit een zeer brede achtergrond en ben erg geïnteresseerd in een duurzame economie. In Ohio is landbouw een enorme industrie, voedselverwerking is een enorme industrie, ”merkt ze op. “Ik wilde kijken wat ik kon doen als een non-food wetenschapper gerelateerd aan de voedselverwerkende industrie. Ze hebben allemaal grote verspilling. Afval kost veel geld. Afval gaat naar de stortplaats. Dus hebben we geëvalueerd wat het afval is en wat we ermee kunnen doen.
“En het bleek een spectaculair succesvol project te zijn. Ik wil niet dat dit neerbuigend klinkt, maar de meeste mensen kijken niet om zich heen en zien echt niet wat er is. "
