Конкурс «Создай дизайн будущего» 2021 года:победитель в категории «Устойчивые технологии/Энергия будущего» — многофункциональные бионанокомпозитные фруктовые покрытия

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ БИОНАНОКОМПОЗИТНЫЕ ФРУКТОВЫЕ ПОКРЫТИЯ

Сильвия Юнг, Нэнси Куи, Ниту Поттакал, Пуликель М. Аджаян и Мухаммад М. Рахман, Университет Райса, Хьюстон, Техас

Победитель среди рабочих станций HP

Голод и хроническое недоедание затрагивают более 800 миллионов человек в мире, в то время как треть продуктов питания, производимых во всем мире, выбрасывается. Это особенно заметно в отношении свежих продуктов, в которых от 40 до 50% выращенного урожая выбрасывается. Сокращение этих отходов имеет огромный потенциал, поскольку сокращение даже на 15 % может означать, что вы накормите еще 25 миллионов человек.

Среди коммерческих технологий наиболее распространенным методом консервирования скоропортящихся продуктов является воскование — нанесение искусственного покрытия консервантами на основе жирных кислот. Но отсутствие возможности мытья и наличие потенциально токсичных соединений создают риск неблагоприятного воздействия на здоровье человека и окружающую среду.

Описанное здесь решение представляет собой многофункциональное конформное нанокомпозитное покрытие на белковой основе из легкодоступных недорогих или отходов биоматериалов. Покрытие сочетает в себе свойства, которые удовлетворяют многочисленным требованиям к консервации, таким как гибкость материала, съедобность, возможность мытья, эффективность, способность к биологическому разложению и внешний вид.

Покрытие в основном состоит из белка поли(альбумина), полученного из яичного белка, и нанокристаллов целлюлозы из древесной массы, а также различных других биосовместимых модификаторов. Его синтез начинается с комбинации белка яичного белка, яичного желтка и глицерина, которые образуют прочную съедобную пленку. Добавление куркумина улучшает противомикробные и антиоксидантные свойства, которые уменьшают рост микробов и обеспечивают оптимальный газообмен в микросреде, уменьшая содержание кислорода и увеличивая количество углекислого газа для сохранения свежести. Нанокристаллы целлюлозы дополнительно снижают водо- и газопроницаемость.

Исследования сохранности показали, что через 8-11 дней после покупки все непокрытые плоды показали ферментативное потемнение и разложение, в то время как образцы с покрытием сохраняли внешний вид и твердость более недели. Исследования in vitro подтвердили съедобность покрытия. В отличие от восковых покрытий покрытие легко моется и имеет глянцевый внешний вид. Простота обработки обуславливает его высокий потенциал для недорогого массового производства.

Изобретение может задействовать потенциал рынка пищевой упаковки, который, по оценкам, достигнет 679 млн долларов к 2025 году. Он может снизить на 17–65 % надбавку к органическим продуктам и предоставить доступную альтернативу для потребителей, заботящихся о своем здоровье.

Дополнительную информацию см. здесь .

Прочитайте технические бюллетени, эксклюзивные вопросы и ответы в Интернете, с ведущим исследователем команды.

<ч />

ПОЧЕТНЫЕ ОТЛИЧИЯ

Термоэлектронный транзистор

Джон Рид и Дэниел Суини, Space Charge, Сан-Диего, Калифорния

Прямое преобразование тепловой энергии в электрическую потенциально может заменить двигатели внутреннего сгорания и турбины почти во всех электрических приложениях. Термоэмиссионный транзистор использует электромагнитную силу для создания электродинамических устройств, которые могут принимать практически любой форм-фактор практически в любой среде.

Дополнительную информацию см. здесь .

<ч />

Оптимизация аэродинамики ветряных турбин

Джон Марис, Marinvent Corp., Квебек, Канада

Усовершенствованный монитор производительности аэродинамического профиля непосредственно контролирует локальное напряжение аэродинамического профиля на каждой лопасти ветряной турбины и передает данные по беспроводной связи и в режиме реального времени на станцию ​​управления турбиной. Он обнаруживает малейшие возмущения воздушного потока и подает сигнал тревоги при превышении пороговых значений.

Дополнительную информацию см. здесь .

<ч />

Переработка литий-ионных электродов

Донна Бэк, Тедд Листер и Луис Диас Алдана, Национальная лаборатория Айдахо, Айдахо-Фолс, Айдахо

Этот процесс выщелачивает кобальт и другие ценные компоненты из электродов литий-ионных аккумуляторов при комнатной температуре с коротким временем реакции. В нем используются недорогие материалы, его легко масштабировать и использовать меньше химических веществ.

Дополнительную информацию см. здесь .

<ч />

Создаем лучшее завтра, перепрофилируя уголь

PD Madden, Eco Energy International, Тастин, Калифорния

Эта технология преобразует материал на основе углерода непосредственно в чистый водород. Оборудование является модульным, что позволяет размещать его рядом с конечными пользователями. Этот процесс снижает выбросы парниковых газов, которые обычно выбрасываются на свалках и при сжигании угля, не нанося вреда окружающей среде.

Дополнительную информацию см. здесь .

<ч />

Посмотрите остальных победителей этого года:

• ГЛАВНЫЙ ПРИЗ
• ВОЗДУШНО-КОСМИЧЕСКАЯ И ОБОРОНА
• АВТОМОБИЛИ/ТРАНСПОРТ
• ДИЗАЙН ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ ТОВАРОВ
• ЭЛЕКТРОНИКА/ДАТЧИКИ/IOT
• ПРОИЗВОДСТВО/РОБОТОТЕХНИКА/АВТОМАТИЗАЦИЯ
• МЕДИЦИНА