Concurso de diseño Create the Future 2021:Ganador de la categoría Tecnologías sostenibles/Energía futura:Recubrimientos de frutas bionanocompuestos multifuncionales

REVESTIMIENTOS MULTIFUNCIONALES PARA FRUTAS DE BIONANOCOMPOSITE

Sylvia Jung, Nancy Cui, Neethu Pottackal, Pulickel M. Ajayan y Muhammad M. Rahman Rice University Houston, TX

Ganador de una estación de trabajo HP

El hambre y la desnutrición crónica afectan a más de 800 millones de personas en el mundo, mientras que se desperdicia un tercio de los alimentos producidos en el mundo. Esto es especialmente evidente con los productos frescos, en los que se desperdicia entre el 40 y el 50 % de los cultivos. Reducir este desperdicio tiene un enorme potencial ya que incluso una disminución del 15 % podría significar alimentar a 25 millones de personas más.

Entre las tecnologías comerciales, el método más común para conservar los productos perecederos es el encerado, que consiste en aplicar una capa artificial con conservantes a base de ácidos grasos. Pero su falta de lavabilidad y la presencia de compuestos potencialmente tóxicos plantean riesgos de efectos adversos para la salud humana y el medio ambiente.

La solución descrita aquí es un recubrimiento de nanocompuesto conformado multifuncional, basado en proteínas, a partir de biomateriales de desecho o económicos fácilmente disponibles. El recubrimiento ofrece una combinación de propiedades que satisface múltiples requisitos de conservación, como la flexibilidad del material, la comestibilidad, la capacidad de lavado, la eficacia, la biodegradabilidad y la apariencia.

El recubrimiento se compone principalmente de proteína de poli(albúmina) derivada de la clara de huevo y nanocristales de celulosa de la pulpa de madera, junto con varios otros modificadores biocompatibles. Su síntesis comienza con una combinación de proteína de clara de huevo, yema de huevo y glicerol que forman una película resistente y comestible. Agregar curcumina mejora las propiedades antimicrobianas y antioxidantes que reducen el crecimiento microbiano y permiten el intercambio óptimo de gases en el microambiente, disminuyendo el oxígeno y aumentando el dióxido de carbono para mantener la frescura. Los nanocristales de celulosa reducen aún más la permeabilidad al agua y al gas.

Los estudios de conservación revelaron que después de 8 a 11 días después de la compra, todas las frutas sin recubrir mostraron un pardeamiento enzimático y descomposición, mientras que las muestras recubiertas conservaron la apariencia y la firmeza durante más de una semana. Los estudios in vitro confirmaron la comestibilidad del recubrimiento. A diferencia de los revestimientos de cera, el revestimiento se puede lavar fácilmente y proporciona un aspecto visual brillante. Su facilidad de procesamiento conduce a su alto potencial para la producción en masa de bajo costo.

La invención podría capturar el potencial del mercado de envases comestibles, que se estima alcanzará los $679 millones para 2025. Tiene el potencial de mitigar el costo adicional del 17 al 65 % de los productos orgánicos y brindar una alternativa asequible para los consumidores conscientes de la salud.

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MENCIONES DE HONOR

Transistor termoiónico

John Read y Daniel Sweeney, carga espacial, San Diego, CA

La conversión directa de energía térmica a eléctrica tiene el potencial de reemplazar los motores y turbinas de combustión interna en casi todas las aplicaciones eléctricas. El transistor termoiónico utiliza la fuerza electromagnética para crear dispositivos electrodinámicos que pueden tomar casi cualquier factor de forma, en casi cualquier entorno.

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Optimización Aerodinámica de Aerogeneradores

John Maris, Marinvent Corp., Quebec, Canadá

El monitor mejorado de rendimiento del perfil aerodinámico supervisa directamente la tensión local del perfil aerodinámico en cada pala de una turbina eólica y transmite las condiciones de forma inalámbrica y en tiempo real a la estación de control de la turbina. Detecta las perturbaciones más pequeñas del flujo de aire y activa alarmas cuando se superan los umbrales.

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Reciclado de electrodos de iones de litio

Donna Baek, Tedd Lister y Luis Diaz Aldana, Laboratorio Nacional de Idaho, Idaho Falls, ID

Este proceso lixivia cobalto y otros componentes valiosos de los electrodos de las baterías de iones de litio a temperatura ambiente con tiempos de reacción cortos. Utiliza materiales económicos, se puede escalar fácilmente y utiliza menos productos químicos de entrada.

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Crear un mañana mejor reutilizando el carbón

PD Madden, Eco Energy International, Tustin, CA

Esta tecnología convierte el material a base de carbono directamente en hidrógeno puro. El equipo es modular, lo que permite ubicarlo cerca de los usuarios finales. El proceso reduce los gases de efecto invernadero que normalmente emiten los vertederos y la quema de carbón sin dañar el medio ambiente.

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Vea el resto de los ganadores de este año:

• GANADOR DEL GRAN PREMIO
• AEROESPACIAL Y DEFENSA
• AUTOMOTRIZ/TRANSPORTE
• DISEÑO DE PRODUCTOS DE CONSUMO
• ELECTRÓNICA/SENSORES/IOT
• FABRICACIÓN/ROBÓTICA/AUTOMATIZACIÓN
• MÉDICO