Назад, когато живееше в Калифорния, Катрина Корниш се зачуди за онези отворени камиони, които видя, че носят големи товари от узрели домати. Защо, помисли си тя, не бяха ли доматите на дъното натрошени на големи червени локви.
Причината, по-късно би научила, е, че доматите са били отгледани с твърди кожи, които им позволяват да издържат на цялата тази тежест отгоре.
Това малко знание щеше да послужи добре на Корниш, след като се премести в Университета на Охайо, където е изследовател на биоматериали. Наскоро тя и нейният изследователски екип откриха, че не само онези кора от домати, но и смачкани яйчени черупки могат да бъдат ефективни заместители на пълнителя на петролна основа, използван в автомобилните гуми.
„Това, което искате в пълнителя, е нещо наистина трудно и силно“, казва тя. "Ето защо погледнахме корите от домати."
Изборът на пълнител в гуми и други каучукови изделия отдавна е нещо, наречено сажди, прахообразен въглерод, който съдържа 30 процента от повечето гуми. Всъщност това е причината много гумени продукти да са черни. Саждите помагат гумата в гумите да е по-издръжлива.
Но това е все по-малко в предлагането, тъй като търсенето на автомобили бързо нараства в развиващите се страни. В същото време производството на сажди в САЩ намалява през последните години, тъй като EPA се разраства от растения, отделящи прекомерно количество серен диоксид и азотен оксид.
Това направи американските производители на каучук по-зависими от задграничните компании за продукт, който винаги е бил податлив на колебания в световните цени на петрола.
Потенциалът на хранителните отпадъци
Така че, използването на хранителни отпадъци за намаляване на необходимото количество сажди би могло да намали разходите. Това също може да донесе ползи за околната среда. „Една от причините да са такъв актив е целият проблем с устойчивостта“, казва Корниш. „Саждите се произвеждат с нефт. Ако можете да започнете да замествате някои от този неустойчив материал с устойчив материал, тогава вие помагате да ни отхвърлим от нефта. "
В Америка явно няма недостиг на хранителни отпадъци. Американците консумират повече от 30 килограма домати на човек годишно, според Министерството на земеделието повечето от тях се консервират или преработват по някакъв начин, като сос за пици. Хранителните компании обелват и изхвърлят жилавата кожа. И всеки американец консумира средно близо 270 яйца годишно, с което общият брой в страната е около 86 милиарда. Приблизително 40 процента от тези яйца се използват от хранителни компании, които в крайна сметка доставят тонове напукани черупки до депата. Там те седят дълго време, защото не се разпадат много лесно.
„Мислехме, че използването на яйчени черупки като пълнител ще бъде по-добра съдба от това да се озовете в депото“, казва Корниш. "И бях много приятно изненадан, когато се оказа, че те са много ефективен подсилващ пълнител, а не пълнител за разредители."
Изсушените и смлени доматени кожи (отгоре) и яйчените черупки (отдолу) се обработват в едър, среден и фин прах, преди да се добавят към каучук. (Кенет Чембърлейн, любезно с държавния университет в Охайо) Както обяснява Корниш, пълнителят за разредители е този, който може да направи състава по-слаб и по-твърд, толкова повече се добавя към продукт. Намалява разходите, но и понижава качеството. За разлика от тях, подсилващият пълнител увеличава здравината на продукта, въпреки че също може да намали еластичността му.
„Но с някои от тези нови пълнители, яйчените черупки и корите от домати, когато се използват в комбинация с сажди, ние можем да получим увеличение на здравината, но не и увеличаване на твърдостта или загуба на еластичност“, казва тя.
С други думи, пълнителите с хранителни отпадъци укрепват каучука, като го поддържат гъвкав.
Устойчиви алтернативи
Досега екипът на щата Охайо успешно е тествал яйчени черупки или кори от домати успешно в комбинация с сажди, намалявайки количеството на традиционния пълнител, без да го заменя. Изследователите все още не са комбинирали двете хранителни отпадъци заедно в пълнител. Те работят върху идентифицирането на това как комбинирането на двете - със и без сажди - може да промени уникалните механични свойства, които всеки поотделно довежда до работата на гумата. Целта в крайна сметка ще бъде да се създадат „рецепти“ за различни комбинации, за да се получат резултати, които най-добре отговарят на нуждите на производителя.
„Вече показахме, че можете да получите различни комбинации от свойства, като ги използвате само с сажди, повече отколкото саждите могат сами. Смятаме, че може да успеем да го постигнем още повече, като обединим двете по интелигентен предсказуем начин “, казва Корниш.
Катрина Корниш (вляво) и Синди Барера (вдясно) изследват смлени доматени кожи и яйчени черупки, както и проби от каучук. (Кенет Чембърлейн, любезно с държавния университет в Охайо) Тя отбелязва, че изследователите са получили субсидия от Ford за работа по проект, използвайки натрошени яйчени черупки в гумени части, и че друг производител на каучук е изразил интерес да работи с пълнител на доматената кора.
Изследователите са получили обратна информация относно заявката за патент на техните каучукови композити за биологични отпадъци от Службата за патенти и търговски марки в САЩ и Корниш казва, че скоро ще бъде изпратена отново. Технологията е лицензирана на компания, която Cornish притежава, наречена EnergyEne.
Намирането на естествени алтернативи, които да бъдат използвани при производството на продукти, не е нищо ново за Cornish. Тя също ръководи проект, за да определи дали разнообразие от глухарче, родно в Казахстан, може да се използва като източник на каучук. Около 10 до 15 процента от корените на растението са естествен каучук.
Ключово за нея, според нея, е да държите очите си отворени за възможностите на природния свят.
„Идвам от много широк произход и много се интересувам от устойчива икономика. В Охайо селското стопанство е огромна индустрия, преработката на храни е огромна индустрия “, отбелязва тя. „Исках да разгледам какво мога да направя като учен, който не е свързан с хранително-вкусовата промишленост. Всички имат големи отпадъци. Отпадъците струват много пари. Отпадъците отиват в депото. Така че оценихме какви са отпадъците и какво можем да направим с тях.
„И това се оказа грандиозно успешен проект. Не искам това да звучи покровителствено, но повечето хора не се оглеждат и наистина виждат какво има там. "
