Победитель Create the Future 2021 в категории Sustainable Technologies: многофункциональные бионанокомпозитные покрытия для фруктов

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ БИОНАНОКОМПОЗИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ФРУКТОВ

Сильвия Юнг, Нэнси Куй, Ниту Пottakкал, Пуликель М. Аджан, Мухаммад М. Рахман, Райс Университет, Хьюстон, TX

Победитель рабочей станции HP

Голод и хроническое недоедание влияют на более 800 миллионов людей в мире, в то время как треть производимой во всём мире еды тратится. Это особенно очевидно со свежим произвести, где почти 40–50% выращенных урожаев тратится. Снижение этого отхода имеет огромный потенциал, так как даже 15% снижение может означать кормление 25 миллионов дополнительных людей.

Проблема восковых покрытий: токсичность и немываемость

Среди коммерческих технологий наиболее распространённый метод сохранения скоропортящегося произвести — воскование — нанесение искусственного покрытия с консервантами на основе жирных кислот. Но его отсутствие мываемости и наличие потенциально токсичных соединений создают риски неблагоприятных эффектов на здоровье человека и окружающую среду.

Решение: белковое съедобное нанокомпозитное покрытие из отходов

Описанное здесь решение — многофункциональное, белковое, конформное нанокомпозитное покрытие из легко доступных недорогих или отходных биоматериалов. Покрытие предлагает комбинацию свойств, удовлетворяющих множественные требования сохранения: гибкость материала, съедобность, мываемость, эффективность, биоразлагаемость и внешний вид.

Состав: белок яйца, целлюлозные нанокристаллы, куркумин

Покрытие в основном состоит из поли(альбумина) белка, полученного из белка яйца, и целлюлозных нанокристаллов из древесной целлюлозы, вместе с различными другими биосовместимыми модификаторами. Его синтез начинается с комбинации белка яйца, желтка яйца и глицерина, формирующих прочную съедобную плёнку. Добавление куркумина улучшает антимикробные и антиоксидантные свойства, снижающие микробный рост и позволяющие оптимальный обмен газами в микросреде, уменьшая кислород и увеличивая углекислый газ для поддержания свежести. Целлюлозные нанокристаллы дополнительно снижают водяную и газовую проницаемость.

Результаты: фрукты сохраняют вид и твёрдость более недели

Исследования сохранения показали, что через 8–11 дней после покупки все непокрытые фрукты показали энзимное коричневание и гниение, в то время как покрытые образцы сохраняли внешний вид и твёрдость более недели. Ин-витро исследования подтвердили съедобность покрытия. В контрасте с восковыми покрытиями, покрытие легко мывается и обеспечивает глянцевый визуальный вид. Его простота обработки ведёт к высокому потенциалу низкостоимостного массового производства.

Изобретение может захватить потенциал рынка съедобной упаковки, оцениваемого в $679 миллионов к 2025 году. Оно имеет потенциал смягчить 17–65% премиальную стоимость органического произвести и обеспечить доступную альтернативу для здоровья-сознательных потребителей.

Для получения дополнительной информации посетите .

Прочитайте веб-эксклюзивный Q&A с лидером исследовательской команды.

---

ПОЧЕТНЫЕ УПОМИНАНИЯ

Термоионный транзистор

Джон Рид и Даниэл Свини, Space Charge, Сан-Диего, CA

Прямое термо-в-электрическое преобразование энергии имеет потенциал заменить двигатели внутреннего сгорания и турбины почти во всех электрических применениях. Термоионный транзистор использует электромагнитную силу для создания электродинамических устройств, которые могут принимать почти любую форм-фактор, в почти любой среде.

Для получения дополнительной информации посетите .

---

Аэродинамическая оптимизация ветряков

Джон Марис, Marinvent Corp., Квебек, Канада

Улучшенный монитор производительности профиля напрямую мониторит локальное напряжение профиля на каждом лопасти ветряка и передаёт условия беспроводно и в реальном времени на станцию управления турбиной. Он обнаруживает малейшие возмущения воздушного потока и запускает тревоги при превышении порогов.

Для получения дополнительной информации посетите .

---

Переработка литий-ионных электродов

Донна Бэк, Тедд Листер и Луис Диас Альдана, Айдахо национальная лаборатория, Айдахо Фоллс, ID

Этот процесс выщелачивает кобальт и другие ценные составляющие из литий-ионных батарейных электродов при комнатной температуре с короткими временем реакций. Он использует недорогие материалы, легко масштабируется и использует меньше входных химикатов.

Для получения дополнительной информации посетите .

---

Создание лучшего завтра через переработку угля

ПД Мэдден, Eco Energy International, Тастин, CA

Эта технология конвертирует углерод-содержащий материал непосредственно в чистый водород. Оборудование модульное, позволяя размещать его рядом с конечными пользователями. Процесс снижает парниковые газы, обычно излучаемые с свалок и сжиганием угля, без вреда для окружающей среды.

Для получения дополнительной информации посетите .

---

Смотрите остальных победителей этого года:

• GRAND PRIZE WINNER
• AEROSPACE & DEFENSE
• AUTOMOTIVE/TRANSPORTATION
• CONSUMER PRODUCT DESIGN
• ELECTRONICS/SENSORS/IOT
• MANUFACTURING/ROBOTICS/AUTOMATION
• MEDICAL