Kembali ketika dia tinggal di California, Katrina Cornish mendapati dirinya bertanya-tanya tentang truk terbuka yang dia lihat membawa banyak tomat matang. Mengapa, pikirnya, bukankah tomat di bagian bawah dihancurkan menjadi genangan merah besar.
Alasannya, dia kemudian belajar, adalah bahwa tomat dibiakkan untuk memiliki kulit yang keras yang memungkinkan mereka untuk menahan semua berat dari atas.
Sedikit pengetahuan itu akan bermanfaat bagi Cornish setelah dia pindah ke Ohio State University, di mana dia adalah peneliti biomaterial. Baru-baru ini, ia dan tim penelitiannya menemukan bahwa tidak hanya kulit tomat yang keras, tetapi juga kulit telur yang dihancurkan, dapat menjadi pengganti yang efektif untuk pengisi berbasis minyak bumi yang digunakan pada ban mobil.
"Apa yang Anda inginkan dalam pengisi adalah sesuatu yang sangat sulit dan kuat, " katanya. "Itu sebabnya kami melihat kulit tomat."
Pengisi pilihan ban dan produk karet lainnya telah lama disebut karbon hitam, produk karbon bubuk yang terdiri dari 30 persen dari sebagian besar ban. Bahkan, itulah sebabnya banyak produk karet berwarna hitam. Karbon hitam membantu membuat karet di ban lebih tahan lama.
Namun pasokannya semakin pendek karena permintaan mobil meningkat pesat di negara-negara berkembang. Pada saat yang sama, produksi karbon hitam di AS telah menurun dalam beberapa tahun terakhir karena EPA menindak tanaman yang mengeluarkan sulfur dioksida dan nitrogen oksida dalam jumlah yang berlebihan.
Hal itu membuat produsen karet AS lebih bergantung pada perusahaan luar negeri untuk produk yang selalu rentan terhadap fluktuasi harga minyak dunia.
Potensi limbah makanan
Jadi, bisa menggunakan limbah makanan untuk mengurangi jumlah karbon hitam yang dibutuhkan bisa menurunkan biaya. Itu juga bisa membawa manfaat lingkungan. "Salah satu alasan ini adalah aset seperti itu adalah masalah keberlanjutan keseluruhan, " kata Cornish. “Karbon hitam diproduksi dengan minyak bumi. Jika Anda bisa mulai mengganti beberapa material yang tidak berkelanjutan ini dengan material yang berkelanjutan, maka Anda membantu menyapih kami minyak bumi. "
Jelas tidak ada kekurangan limbah makanan di Amerika. Orang Amerika mengkonsumsi lebih dari 30 pon tomat per orang per tahun, menurut Departemen Pertanian kebanyakan dari mereka kalengan atau diproses dengan cara tertentu, seperti saus pada pizza. Perusahaan makanan mengupas dan membuang kulit yang keras. Dan, setiap orang Amerika mengkonsumsi, rata-rata, mendekati 270 telur per tahun, sehingga total di negara itu mencapai sekitar 86 miliar. Kira-kira 40 persen dari telur-telur itu digunakan oleh perusahaan makanan, yang akhirnya mengirim berton-ton kerang ke tempat pembuangan sampah. Mereka duduk lama di sana karena tidak mudah rusak.
“Kami berpikir bahwa menggunakan kulit telur sebagai pengisi akan menjadi nasib yang lebih baik daripada berakhir di TPA, ” kata Cornish. "Dan saya sangat terkejut ketika ternyata bahwa mereka adalah pengisi penguat yang sangat efektif, dan bukan pengisi pengencer."
Kulit tomat kering dan ditumbuk (atas) dan kulit telur (bawah) diproses menjadi bubuk kasar, sedang dan halus sebelum ditambahkan ke karet. (Kenneth Chamberlain, milik Universitas Negeri Ohio) Seperti yang dijelaskan Cornish, filler pengencer adalah salah satu yang dapat membuat komposit lebih lemah dan kaku, semakin banyak itu ditambahkan ke suatu produk. Ini mengurangi biaya, tetapi juga menurunkan kualitas. Sebaliknya, pengisi penguat meningkatkan kekuatan produk, meskipun juga dapat mengurangi elastisitasnya.
"Tetapi dengan beberapa pengisi baru ini, kulit telur dan kulit tomat, ketika digunakan dalam kombinasi dengan karbon hitam, kami bisa mendapatkan peningkatan kekuatan, tetapi bukan peningkatan kekerasan atau hilangnya elastisitas, " katanya.
Dengan kata lain, pengisi limbah makanan ditemukan untuk memperkuat karet sekaligus menjaganya agar tetap fleksibel.
Alternatif berkelanjutan
Sejauh ini, tim Negara Bagian Ohio telah menguji kulit telur atau kulit tomat dengan sukses dalam kombinasi dengan karbon hitam, mengurangi jumlah bahan pengisi tradisional tanpa menggantinya. Para peneliti belum menggabungkan dua limbah makanan menjadi satu dengan pengisi. Mereka sedang berupaya mengidentifikasi bagaimana menggabungkan keduanya — dengan dan tanpa karbon hitam — dapat mengubah sifat-sifat mekanis unik yang masing-masing berikan secara terpisah pada kinerja karet. Tujuan akhirnya adalah untuk menciptakan "resep" untuk kombinasi yang berbeda untuk mendapatkan hasil yang paling cocok dengan apa yang dibutuhkan produsen.
“Kami telah menunjukkan bahwa Anda bisa mendapatkan kombinasi properti yang berbeda hanya dengan karbon hitam, lebih dari karbon hitam dapat dilakukan dengan sendirinya. Kami merasa kami mungkin dapat mengambilnya lebih jauh dengan menggabungkan keduanya dalam cara prediksi desain cerdas, ”kata Cornish.
Katrina Cornish (kiri) dan Cindy Barrera (kanan) memeriksa kulit tomat tanah dan kulit telur, serta sampel karet. (Kenneth Chamberlain, milik Universitas Negeri Ohio) Dia mencatat bahwa para peneliti telah menerima hibah dari Ford untuk mengerjakan proyek menggunakan kulit telur yang dihancurkan di bagian-bagian karet, dan bahwa produsen karet lain telah menyatakan minatnya untuk bekerja dengan pengisi kulit tomat.
Para peneliti telah menerima umpan balik tentang aplikasi paten mereka untuk komposit karet bio-limbah mereka dari US Patent and Trademark Office, dan Cornish mengatakan itu akan dikirim kembali segera. Teknologi ini telah dilisensikan ke perusahaan yang dimiliki Cornish, yang disebut EnergyEne.
Menemukan alternatif alami untuk digunakan dalam produk manufaktur bukanlah hal baru bagi Cornish. Dia juga mengawasi proyek untuk menentukan apakah berbagai dandelion asli ke Kazakhstan dapat digunakan sebagai sumber karet. Sekitar 10 hingga 15 persen akar tanaman adalah karet alam.
Kunci baginya, katanya, adalah menjaga mata Anda terbuka terhadap kemungkinan dunia alami.
“Saya berasal dari latar belakang yang sangat luas, dan saya sangat tertarik dengan ekonomi yang berkelanjutan. Di Ohio, pertanian adalah industri besar, pengolahan makanan adalah industri besar, ”katanya. “Saya ingin melihat apa yang bisa saya lakukan sebagai ilmuwan non-pangan yang terkait dengan industri pengolahan makanan. Mereka semua punya limbah besar. Pemborosan menghabiskan banyak uang. Sampah masuk ke TPA. Jadi kami mengevaluasi apa limbah itu dan apa yang bisa kami lakukan dengannya.
“Dan itu ternyata menjadi proyek yang sangat sukses. Saya tidak ingin ini terdengar merendahkan, tetapi kebanyakan orang tidak melihat sekeliling mereka dan benar-benar melihat apa yang ada di luar sana. ”
