2021 Create the Future Design Contest:winnaar van categorie duurzame technologieën/toekomstige energie — Multifunctionele Bionanocomposite Fruit Coatings

MULTIFUNCTIONELE BIONANOCOMPOSIET FRUITCOATINGS

Sylvia Jung, Nancy Cui, Neethu Pottackal, Pulickel M. Ajayan en Muhammad M. Rahman Rice University Houston, TX

Winnaar van een HP workstation

Honger en chronische ondervoeding hebben gevolgen voor meer dan 800 miljoen mensen in de wereld, terwijl een derde van het wereldwijd geproduceerde voedsel wordt verspild. Dit is vooral duidelijk bij verse producten, waarbij bijna 40 tot 50% van de geteelde gewassen wordt verspild. Het verminderen van deze verspilling heeft een enorm potentieel, aangezien zelfs een daling van 15% zou kunnen betekenen dat 25 miljoen meer mensen gevoed worden.

Van de commerciële technologieën is waxen de meest gebruikelijke methode voor het conserveren van bederfelijke producten - het aanbrengen van een kunstmatige coating met conserveermiddelen op basis van vetzuur. Maar het gebrek aan wasbaarheid en de aanwezigheid van potentieel giftige verbindingen vormen een risico op nadelige effecten op de menselijke gezondheid en het milieu.

De hier beschreven oplossing is een multifunctionele, op eiwitten gebaseerde, conforme nanocomposietcoating van gemakkelijk verkrijgbare goedkope of afvalbiomaterialen. De coating biedt een combinatie van eigenschappen die voldoet aan meerdere conserveringseisen, zoals materiaalflexibiliteit, eetbaarheid, wasbaarheid, effectiviteit, biologische afbreekbaarheid en uiterlijk.

De coating bestaat voornamelijk uit poly(albumine)proteïne afgeleid van eiwit en cellulose nanokristal van houtpulp, samen met verschillende andere biocompatibele modificatoren. De synthese begint met een combinatie van eiwit, eigeel en glycerol die een sterke, eetbare film vormen. Het toevoegen van curcumine verbetert de antimicrobiële en antioxiderende eigenschappen die de microbiële groei verminderen en de optimale uitwisseling van gassen in de micro-omgeving mogelijk maken, zuurstof verminderen en koolstofdioxide verhogen om de versheid te behouden. Cellulose nanokristallen verminderen de water- en gasdoorlaatbaarheid verder.

Uit conserveringsonderzoeken bleek dat 8-11 dagen na aankoop alle onbeklede vruchten enzymatische bruining en bederf vertoonden, terwijl de beklede monsters hun uiterlijk en stevigheid meer dan een week behielden. In vitro studies bevestigden de eetbaarheid van de coating. In tegenstelling tot waxcoatings is de coating gemakkelijk afwasbaar en geeft het een glanzende uitstraling. Het gemak van verwerking leidt tot een groot potentieel voor goedkope massaproductie.

De uitvinding zou het potentieel van de markt voor eetbare verpakkingen kunnen benutten, naar schatting $ 679 miljoen in 2025. Het heeft het potentieel om de 17 tot 65% premiekosten voor biologische producten te verminderen en een betaalbaar alternatief te bieden voor gezondheidsbewuste consumenten.

Voor meer informatie, bezoek hier .

Lees een Tech Briefs Web-Exclusive Q&A met de hoofdonderzoeker van het team.

EERLIJKE VERMELDINGEN

Thermionische transistor

John Read en Daniel Sweeney, Space Charge, San Diego, CA

Directe omzetting van thermische naar elektrische energie heeft het potentieel om verbrandingsmotoren en turbines in bijna alle elektrische toepassingen te vervangen. De Thermionic Transistor gebruikt elektromagnetische kracht om elektrodynamische apparaten te maken die bijna elke vormfactor kunnen aannemen, in bijna elke omgeving.

Voor meer informatie, bezoek hier .

Aerodynamische optimalisatie van windturbines

John Maris, Marinvent Corp., Quebec, Canada

De Enhanced Airfoil Performance Monitor bewaakt rechtstreeks de lokale aërodynamische belasting op elk blad van een windturbine en verzendt de omstandigheden draadloos en in realtime naar het turbinecontrolestation. Het detecteert de kleinste verstoringen van de luchtstroom en activeert alarmen wanneer drempels worden overschreden.

Voor meer informatie, bezoek hier .

Recycling van lithium-ion-elektroden

Donna Baek, Tedd Lister en Luis Diaz Aldana, Idaho National Laboratory, Idaho Falls, ID

Dit proces loogt kobalt en andere waardevolle bestanddelen uit lithium-ion batterij-elektroden bij kamertemperatuur met korte reactietijden. Het maakt gebruik van goedkope materialen, kan gemakkelijk worden geschaald en gebruikt minder inputchemicaliën.

Voor meer informatie, bezoek hier .

Een betere toekomst creëren door kolen te hergebruiken

PD Madden, Eco Energy International, Tustin, CA

Deze technologie zet op koolstof gebaseerd materiaal direct om in zuivere waterstof. De apparatuur is modulair, waardoor deze in de buurt van eindgebruikers kan worden geplaatst. Het proces vermindert de broeikasgassen die normaal gesproken worden uitgestoten door stortplaatsen en de verbranding van steenkool zonder het milieu te schaden.

Voor meer informatie, bezoek hier .

Bekijk de rest van de winnaars van dit jaar:

• WINNAAR GROTE PRIJS
• LUCHT-RUIMTE EN DEFENSIE
• AUTOMOTIEF/VERVOER
• ONTWERP CONSUMENTENPRODUCT
• ELEKTRONICA/SENSOREN/IOT
• PRODUCTIE/ROBOTICS/AUTOMATIE
• MEDISCH