David Hepworth og Eric Whale, to skotske materialforskere, lette etter smarte måter å gjenbruke matavfall da de fant ut hvordan de skulle lage nanofibre av gulrotmasse, restene fra gulrotjuice. Cellulosen i gulrøtter og andre rotgrønnsaker, i motsetning til andre fibrøse materialer som tre eller bomull, er lett å skille ut fra resten av bioavfallet - de trekker det ut fra massen.
Forskerne kaller materialet Curran, etter det gæliske ordet for gulrot, og forsøkte å vise at det kunne brukes som et alternativ til glass- eller karbonfibre. De sier at den er nesten dobbelt så sterk og litt lettere enn karbon. I 2007 grunnla Hepworth og Whale CelluComp, et selskap for å utvikle Curran og andre plantebaserte materialer.
Christian Kemp-Griffin, administrerende direktør i CelluComp, sier at de startet med gulrøtter fordi de var billige og enkle å få - de ville bare kjøpe ut sin lokale matbutikk. Men de skjønte snart at gulrotmassen faktisk fungerte bra, og at de kunne tappe inn jordbruksavfall for å kildemateriale.
Først laget forskerne en fiskestang ut av Curran. De regnet med at en stang måtte være lett, fleksibel og sterk - alle egenskaper som Curran best kunne bringe. Kalt E21 Carrot Stix, den vant noen priser og solgte bra.
Deretter, med tilskuddspenger fra EU for å teste materialet, leide CelluComp forskere ved EMPA, de sveitsiske føderale laboratoriene for materialvitenskap og teknologi, for å identifisere de beste måtene å sette nanofibre hentet fra planter - de ser på sukkerroer neste -å jobbe. De fant ut at den smarteste, mest økologisk ansvarlige bruken for nanofibrene, inkludert Curran, var for beskyttende sportsutstyr, spesielt motorsykkelhjelmer som må være både sterke og lette.
Det stemmer: Fremtidens motorsykkelhjelmer er kanskje laget av gulrøtter, ikke karbon.
"Nanocellulose har materialegenskaper som gjør det mulig å erstatte enten glass eller karbon i dagens plastfiber, " sier Roland Hischier, forsker ved EMPA som spesialiserer seg på å analysere produktets livssyklus. “Karbonfiber er en ikke-fornybar ressurs. Vi må før eller siden se hvordan vi får tak i disse materialene. ”
Det mest interessante med Curran, sier Hischier, er hvordan den bruker matavfall, noe som blir et større problem i Europa ettersom pendling og hurtigmat er mer fremtredende. Han og resten av teamet på EMPA vurderte miljøavtrykket og kommersiell levedyktighet til Curran. Studien var del av et FP7-program, som finansierer bærekraftsrelaterte prosjekter i hele EU. "Det europeiske samfunnet har de siste 5 til 6 årene begynt å sette noen aksent på spørsmål om bærekraft, " sier Hischier.
For å teste om noe som Curran faktisk er levedyktig, utviklet EMPA en tretrinnsprosess. For det første, er det faktisk behov for dette materialet? Vil det være replikerbart og konsistent utenfor laboratoriet? Og til slutt, er det faktisk en forbedring, miljømessig sett, fra nåværende materialer? Dette er en grunnlinje, og EMPA jobber for å komme med et rammeverk for hvordan eventuelt nytt fornybart materiale skal vurderes.
Spørsmålet her var først og fremst å se hva som kan være et potensielt marked for en slik ny fiber, fra et økologisk punkt, men også fra økonomiske og tekniske vinkler, sier Hischier.
Det er der hjelmen kommer inn. I sin analyse fant EMPA at beskyttende sportsutstyr, som trenger stive, sterke, lette fibre og lite økonomisk overhead, var noen av de beste brukssakene for Curran. Hischier og teamet hans ser også på levedyktigheten av å bruke det i surfebrett og isolasjon for bobiler. Utfordringen nå er å ta materialet fra laboratoriet til produksjonen, og sørge for at det fremdeles er økologisk smart i større skala.
Det er ikke fornuftig å utvikle et materiale fra bioavfall hvis det ikke er bruk for det, eller hvis det blir mer energi å gjøre det til et brukbart produkt enn det ikke-fornybare alternativet.
