Da hun bodde i California, fant Katrina Cornish seg og lurte på de åpne lastebilene hun så bære store mengder modne tomater. Hvorfor, tenkte hun, ble ikke tomatene på bunnen knust i store røde sølepytter.
Årsaken, ville hun senere lære, er at tomatene ble avlet opp for å ha tøffe skinn som gjorde at de kunne tåle all den vekten ovenfra.
Den biten kunnskap ville tjene Cornish godt etter at hun flyttet til Ohio State University, der hun er forsker på biomateriale. Nylig oppdaget hun og hennes forskerteam at ikke bare de tøffe tomatskallene, men også knuste eggeskall, kan være effektive erstatninger for det petroleumsbaserte fyllstoffet som brukes i bildekk.
"Det du vil ha i et fyllstoff er noe veldig tøft og sterkt, " sier hun. "Det var grunnen til at vi så på tomatskallene."
Det valgte fyllstoffet i dekk og andre gummiprodukter har lenge vært noe som kalles kullsvart, et pulveraktig karbonprodukt som utgjør 30 prosent av de fleste dekk. Det er faktisk grunnen til at mange gummiprodukter er svarte. Kullsvart hjelper til med å gjøre gummien i dekkene mer holdbare.
Men det er i stadig mindre mangel ettersom etterspørselen etter biler øker raskt i utviklingsland. Samtidig har karbon svartproduksjonen i USA falt de siste årene da EPA revnet ned på planter som slipper ut store mengder svoveldioksid og nitrogenoksid.
Dette har gjort amerikanske gummiprodusenter mer avhengige av utenlandske selskaper for et produkt som alltid har vært utsatt for svingninger i verdens oljepriser.
Potensialet med matavfall
Så å kunne bruke matavfall for å redusere mengden kullsvart som trengs, kan redusere kostnadene. Det kan også gi miljømessige fordeler. "En av grunnene til at dette er en slik eiendel, er hele bærekraftsspørsmålet, " sier Cornish. “Kullsvart produseres med petroleum. Hvis du kan begynne å erstatte noe av dette ikke-bærekraftige materialet med bærekraftig materiale, er du med på å avvinne oss fra petroleum. ”
Det er tydeligvis ikke mangel på matavfall i Amerika. Amerikanere bruker mer enn 30 kilo tomater per person per år, ifølge Department of Agriculture de fleste av dem hermetisert eller bearbeidet på noen måte, for eksempel saus på pizza. Matbedrifter skreller og forkaster den tøffe huden. Og hver amerikaner bruker i gjennomsnitt nær 270 egg i året, og bringer totalen i landet til omtrent 86 milliarder. Omtrent 40 prosent av eggene blir brukt av matselskaper, som ender med å sende tonnevis med sprukne skjell til søppelfyllinger. Der sitter de lenge fordi de ikke bryter veldig lett sammen.
"Vi trodde at bruk av eggeskall som fyllstoff ville være en bedre skjebne enn å havne på søppelfyllingen, " sier Cornish. "Og jeg ble veldig positivt overrasket da det viste seg at de er et veldig effektivt armeringsfyllstoff, og ikke et fortynningsmiddel."
Tørket og malt tomatskinn (øverst) og eggeskall (bunn) blir bearbeidet til grovt, middels og fint pulver før de tilsettes gummi. (Kenneth Chamberlain, takket være Ohio State University) Som Cornish forklarer det, er et fortynningsmiddel som kan gjøre en kompositt svakere og stivere, jo mer blir det lagt til et produkt. Det reduserer kostnadene, men senker også kvaliteten. Derimot øker et forsterkende fyllstoff produktets styrke, selv om det også kan redusere dets elastisitet.
"Men med noen av disse nye fyllstoffene, eggeskallene og tomatskallene, når de brukes i kombinasjon med kullsvart, kan vi øke styrken, men ikke øke hardheten eller miste elastisiteten, " sier hun.
Med andre ord, det ble funnet at matavfallsfyllere styrket gummi og samtidig holdt det fleksibelt.
Bærekraftige alternativer
Så langt har Ohio State-teamet testet eggeskall eller tomatskall vellykket i kombinasjon med kullsvart, noe som reduserer mengden av det tradisjonelle fyllstoffet uten å erstatte det. Forskerne har ennå ikke kombinert de to matavfallene sammen i et fyllstoff. De jobber med å identifisere hvordan det å kombinere de to - med og uten kullsvart - kan endre de unike mekaniske egenskapene hver for seg gir gummiens ytelse. Målet til syvende og sist ville være å lage “oppskrifter” for forskjellige kombinasjoner for å få resultater som best samsvarer med hva en produsent trenger.
”Vi har allerede vist at du kan få forskjellige kombinasjoner av egenskaper bare ved å bruke dem med kullsvart, mer enn kullsvart kan gjøre av seg selv. Vi føler at vi kan være i stand til å ta det enda lenger ved å sette de to sammen på en intelligent, forutsigbar måte, sier Cornish.
Katrina Cornish (venstre) og Cindy Barrera (til høyre) undersøker malt tomatskinn og eggeskall, samt prøver av gummi. (Kenneth Chamberlain, takket være Ohio State University) Hun konstaterer at forskerne har mottatt et tilskudd fra Ford for å jobbe med et prosjekt som bruker knuste eggeskall i gummideler, og at en annen gummiprodusent har uttrykt interesse for å jobbe med tomatskallfyllstoff.
Forskerne har fått tilbakemeldinger på patentsøknaden deres om gummikompositter med bioavfall fra US Patent and Trademark Office, og Cornish sier at den vil bli sendt inn om kort tid. Teknologien er lisensiert til et selskap som Cornish eier, kalt EnergyEne.
Å finne naturlige alternativer for å produsere produkter er ikke noe nytt for Cornish. Hun har også tilsyn med et prosjekt for å finne ut om en rekke løvetann som er hjemmehørende i Kasakhstan, kan brukes som kilde til gummi. Cirka 10 til 15 prosent av plantens røtter er naturgummi.
En nøkkel for henne, sier hun, er å holde øynene åpne for naturens muligheter.
“Jeg kommer fra en veldig bred bakgrunn, og er veldig interessert i en bærekraftig økonomi. I Ohio er jordbruk en enorm næring, matforedling er en enorm næring, ”konstaterer hun. “Jeg ville se på hva jeg kunne gjøre som ikke-matforsker relatert til næringsmiddelindustrien. De har alle store avfall. Avfall koster mye penger. Avfall går i søppelfyllingen. Så vi evaluerte hva avfallet er og hva vi kunne gjøre med dem.
”Og det viste seg å være et fantastisk vellykket prosjekt. Jeg vil ikke at dette skal høres nedlatende ut, men de fleste ser ikke rundt seg og ser virkelig hva som er der ute. ”
