2021 Create the Future Wedstrijd: Duurzame Technologieën Winnaar – Multifunctionele Bionanocomposiet Fruitcoatings

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 beïnvloeden meer dan 800 miljoen mensen in de ter wereld terwijl een derde van de wereldwijd geproduceerde voedsel verspild wordt. Dit is met name zichtbaar met verse producten, waarin bijna 40 tot 50% van de geoogste gewassen verspild wordt. Het verminderen van deze verspilling heeft enorm potentieel aangezien zelfs een 15% afname 25 miljoen meer mensen kan voeden.

Probleem met Wascoatings

Onder commerciële technologieën is de meest voorkomende methode voor het conserveren van bederfelijke producten wassen – het aanbrengen van een kunstmatige coating met vetzuur-gebaseerde conservatie middelen. Maar het gebrek aan afwasbaarheid en de aanwezigheid van potentieel giftige verbindingen vormen risico's op nadelige effecten op menselijke gezondheid en het milieu.

Oplossing: Eiwit-gebaseerde Nanocomposiet Coating

De hier beschreven oplossing is een multifunctionele, eiwit-gebaseerde, conformale nanocomposiet coating uit gemakkelijk beschikbare goedkope of afval biomaterialen. De coating biedt een combinatie van eigenschappen die aan meerdere conserveringseisen voldoen zoals materiaalflexibiliteit, eetbaarheid, afwasbaarheid, effectiviteit, biologisch afbreekbaarheid, en uiterlijk.

De coating bestaat voornamelijk uit poly(albumen) eiwit afgeleid van eiwit en cellulosenanokristallen uit houtpulp, samen met diverse andere biocompatibele modifieringen. De synthese begint met een combinatie van eiwit, eigeel, en glycerol die een sterke, eetbare film vormen. Het toevoegen van curcuma verbetert de antimicrobiële en antioxidante eigenschappen die microbiële groei reduceren en de optimale gasuitwisseling in de micro-omgeving toelaten, zuurstof verminderend en koolstofdioxide verhogend om versheid te behouden. Cellulosenanokristallen verminderen verder de water- en gaspermeabiliteit.

Resultaten en Marktkansen

Conserveringsstudies onthulden dat na 8-11 dagen na aankoop, alle onbehandelde vruchten enzymatische bruining en bederf vertoonden terwijl de gecoate monsters het uiterlijk en de vastheid voor meer dan een week behielden. In-vitro studies bevestigden de eetbaarheid van de coating. In tegenstelling tot wascoatings, is de coating gemakkelijk afwasbaar en biedt een glanzend visueel uiterlijk. De gemakkelijke verwerking leidt tot hoog potentieel voor laagkost massaproductie.

De uitvinding kan het potentieel van de eetbare verpakkingsmarkt benutten, geschat om $679 miljoen te bereiken bij 2025. Het heeft het potentieel om de 17 tot 65% premiekost voor biologische producten te mitigeren en een betaalbare alternatief te bieden voor gezondheidsbewuste consumenten.

Voor meer informatie, bezoek hier.

Lees een Tech Briefs Web-Exclusieve Q&A met de team's lead onderzoeker.

EERBETUIGINGEN

Thermionische Transistor

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

Directe thermisch-naar-elektrisch energieomzetting heeft het potentieel om interne verbrandingsmotoren en turbines in bijna alle elektrische toepassingen te vervangen. De Thermionische Transistor gebruikt elektromagnetische kracht om electrodynamische apparaten te creëren 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 monitort direct de lokale profielspanning op elke wiek van een windturbine en transmiteert condities draadloos en in realtime naar het turbine-besturingsstation. Het detecteert de kleinste luchtstroomverstoringen en activeert alarmen wanneer drempels overschreden worden.

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 logt kobalt en andere waardevolle bestanddelen uit lithium-ion batterij elektoden bij kamertemperatuur met korte reactietijden. Het gebruikt goedkope materialen, kan gemakkelijk geschaald worden, en gebruikt minder input chemicaliën.

Voor meer informatie, bezoek hier.

Een Betere Morgen Creëren door Hergebruik van Kolen

PD Madden, Eco Energy International, Tustin, CA

Deze technologie converteert koolstof-gebaseerd materiaal direct in zuivere waterstof. De apparatuur is modulair, wat het toelaat om in de buurt van eindgebruikers te worden geplaatst. Het proces vermindert broeikasgassen die normaal uit stortplaatsen en verbranding van kolen geëmiteerd worden zonder het milieu te schaden.

Voor meer informatie, bezoek hier.

Bekijk de rest van dit jaar's winnaars:

• GROTE PRIJS WINNAAR
• AEROSPACE & DEFENSE
• AUTOMOTIVE/TRANSPORTATION
• CONSUMER PRODUCT DESIGN
• ELECTRONICS/SENSORS/IOT
• MANUFACTURING/ROBOTICS/AUTOMATION
• MEDICAL