Onderzoekers in de College van Landbouw en Levenswetenschappen bij Virginia Tech ontving een subsidie van $ 2,4 miljoen van het Amerikaanse ministerie van landbouw (USDA) om te creëren bioplastics uit voedselverspilling afgeleid van stortplaatsen.
De driejarige subsidie test de schaalbaarheid en haalbaarheid van het omzetten van dit afval in bioplastics op nationale en mondiale schaal, met als doel de kosten van geproduceerde bioplastics zo laag mogelijk te houden. In tegenstelling tot traditionele kunststoffen die zijn gemaakt van op aardolie gebaseerde materialen, worden biokunststoffen gemaakt van biologische elementen zoals plantaardige of dierlijke oliën en worden ze op natuurlijke wijze afgebroken in compost en waterwegen.
Bijna 40% van het voedsel dat in de Verenigde Staten wordt geproduceerd, belandt op stortplaatsen, het grootste deel van het gemeentelijk afval in het land. Dit resulteert niet alleen in de uitstoot van broeikasgassen, maar resulteert ook in een jaarlijks economisch verlies van $ 165 miljard aan voedsel, water, energie en chemicaliën die in de toeleveringsketen worden uitgegeven.
Het project gaat ook in op de uitdaging van plasticvervuiling in de oceaan, die steeds duidelijker wordt, waarbij volgens het Wereld Natuur Fonds bijna 88% van alle mariene soorten wordt getroffen door microplastics. Omdat ze snel biologisch kunnen worden afgebroken in water, zullen deze kunststoffen de blijvende impact op het zeeleven over de hele wereld verminderen.
Het eerste proefproject in zijn soort zal een betaalbaar modulair bioverwerkingssysteem ontwikkelen en demonstreren om biologisch afbreekbare bioplastics te produceren uit voedselafval.
« Dit proefproject is een keerpunt in de productie van kunststoffen », zegt Zhiwu « Drew » Wang, de hoofdonderzoeker, assistent-professor aan de Afdeling Biologische Systeemtechnieken directeur van Centrum voor Toegepast Wateronderzoek en Innovatie. “We zullen een plan opstellen voor de massaproductie van bioplastics. »
Het resultaat van dit driejarige project zal een proces zijn dat verhandelbare bioplastic producten zal opleveren, gemaakt van voedselafval. Hergebruik van voedselafval voor de productie van bioplastic kan helpen de hoeveelheid afval en de kosten voor afvalbeheer te verminderen, de productie en vervuiling van plastic op basis van aardolie te compenseren en de uitstoot van broeikasgassen te minimaliseren.
« We willen dat deze ecologisch duurzame kunststoffen ten goede komen aan mensen, bedrijven, afvalbeheer en gemeenschappen over de hele wereld », zegt Wang, wiens afdeling deel uitmaakt van het College of Agriculture and Life Sciences en de Technische Universiteit.
Traditionele kunststoffen worden gemaakt van op aardolie gebaseerde olie. Volgens hetzelfde principe kan bioplastic worden gemaakt van biologische olie, zoals dierlijk vet, plantaardige oliën of microbieel « vet ».
Onderzoekers gebruiken micro-organismen om voedselresten te consumeren, waardoor de micro-organismen biologische vetten – of oliën – kunnen ontwikkelen. Zodra de micro-organismen voldoende vet hebben, worden hun cellen geopend en komt het vet vrij. Zodra het vet is gezuiverd, kan het worden omgezet in bioplastic.
Wang werkt samen met andere professoren op de campus, waaronder Haibo Huang, universitair hoofddocent aan de Afdeling Levensmiddelenwetenschap en -technologieen Young Kim, universitair hoofddocent in verpakkingssystemen en ontwerp gehuisvest in de Afdeling Duurzame Biomaterialen in de College voor Natuurlijke Hulpbronnen en Milieu.
Het team van Huang richt zich op de scheiding en zuivering van polyhydroxyalkanoaten (PHA’s), de polymere vetten die worden geproduceerd door de fermentatie van voedselafval door microbiële cellen.
Kim richt zich op het gebruik van gezuiverde PHA’s om hoogwaardige producten van bioplastic te maken, zoals thuiscomposteerbare stijve en flexibele verpakkingssystemen, waaronder flessen met PHA-coating, verpakkingsfilms en dozen voor verpakkingsproducten voor eenmalig gebruik, waar veel vraag naar is vanwege de pandemie. .
Het fermentatieproces dat door de onderzoekers wordt gebruikt, omvat iets dat lijkt op een aanblik in microbrouwerijen – grote fermentatietanks. Nadat een afvalinzamelaar het voedselafval heeft afgeleverd, wordt het categorisch gescheiden op basis van voedselsamenstelling, zodat specifieke micro-organismen specifieke soorten voedselverspilling kunnen afbreken. Zodra het voedsel is afgebroken, worden de bacteriecellen geopend en worden de vetten opgevangen, gezuiverd en omgezet in plastic producten die de samenleving dagelijks gebruikt.
Wang zei dat dit project precies de reden was waarom hij zich aansloot bij Virginia Tech en het College of Agriculture and Life Sciences – om een blijvende en betekenisvolle impact te maken door middel van toegepast onderzoek.
« Ik wil mijn onderzoek richten op gebieden die laboratoriumresultaten snel kunnen vertalen naar industriële toepassingen », zei Wang. “Ik wil echte problemen oplossen en dingen produceren die nuttig zijn voor gemeenschappen en de industrie. Ik ben verheugd om de effecten van dit zeer toegepaste onderzoek in de toekomst te zien.
Bron: Virginia Tech
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Des chercheurs dans le Coll\u00e8ge d’agriculture et des sciences de la vie<\/a> \u00e0 Virginia Tech a re\u00e7u une subvention de 2,4 millions de dollars du D\u00e9partement am\u00e9ricain de l’agriculture (USDA) pour cr\u00e9er bioplastiques issus des d\u00e9chets alimentaires<\/a> d\u00e9tourn\u00e9s des d\u00e9charges. <\/strong><\/p><\/span>\n
La subvention de trois ans testera l’\u00e9volutivit\u00e9 et la faisabilit\u00e9 de la conversion de ces d\u00e9chets en bioplastiques \u00e0 l’\u00e9chelle nationale et mondiale, dans le but de maintenir les co\u00fbts des bioplastiques produits aussi bas que possible. Contrairement aux plastiques traditionnels fabriqu\u00e9s \u00e0 partir de mat\u00e9riaux \u00e0 base de p\u00e9trole, les bioplastiques sont fabriqu\u00e9s \u00e0 partir d’\u00e9l\u00e9ments biologiques tels que des huiles v\u00e9g\u00e9tales ou animales et se d\u00e9gradent naturellement dans le compost et les cours d’eau.<\/p><\/span>\n
Pr\u00e8s de 40 % des aliments produits aux \u00c9tats-Unis finissent dans des d\u00e9charges, ce qui repr\u00e9sente la plus grande composante des d\u00e9chets municipaux du pays. Cela entra\u00eene non seulement des \u00e9missions de gaz \u00e0 effet de serre, mais entra\u00eene \u00e9galement une perte \u00e9conomique annuelle de 165 milliards de dollars provenant de la nourriture, de l’eau, de l’\u00e9nergie et des produits chimiques d\u00e9pens\u00e9s dans la cha\u00eene d’approvisionnement alimentaire.<\/p>\n
Le projet rel\u00e8ve \u00e9galement le d\u00e9fi de la pollution plastique oc\u00e9anique qui devient de plus en plus apparente, les microplastiques affectant pr\u00e8s de 88% de toutes les esp\u00e8ces marines, selon le World Wildlife Fund. Parce qu’ils peuvent \u00eatre rapidement biod\u00e9gradables dans l’eau, ces plastiques r\u00e9duiront l’impact durable sur la vie marine \u00e0 travers le monde.<\/p>\n
Le premier projet pilote du genre d\u00e9veloppera et d\u00e9montrera un syst\u00e8me de biotraitement modulaire abordable pour produire des bioplastiques biod\u00e9gradables \u00e0 partir de d\u00e9chets alimentaires.<\/p>
\ »Ce projet pilote est un moment d\u00e9cisif dans la production de plastiques\ », a d\u00e9clar\u00e9 Zhiwu \ »Drew\ » Wang, le chercheur principal, professeur adjoint au D\u00e9partement de g\u00e9nie des syst\u00e8mes biologiques<\/a>et directeur de la Centre de Recherche Appliqu\u00e9e sur l’Eau et d’Innovation<\/a>. \ »Nous fournirons un plan sur la fa\u00e7on de produire en masse des plastiques biologiques.\ »<\/p>\n
Le r\u00e9sultat de ce projet de trois ans sera un processus qui fournira des produits bioplastiques commercialisables fabriqu\u00e9s \u00e0 partir de d\u00e9chets alimentaires. La r\u00e9utilisation des d\u00e9chets alimentaires pour la production de bioplastique pourrait aider \u00e0 r\u00e9duire la quantit\u00e9 d’enfouissement et les co\u00fbts de gestion des d\u00e9chets, \u00e0 compenser la production de plastique \u00e0 base de p\u00e9trole et la pollution, et \u00e0 minimiser les \u00e9missions de gaz \u00e0 effet de serre.<\/p>\n
\ »Nous voulons que ces plastiques \u00e9cologiquement durables soient utiles aux personnes, aux entreprises, \u00e0 la gestion des d\u00e9chets et aux communaut\u00e9s du monde entier\ », a d\u00e9clar\u00e9 Wang, dont le d\u00e9partement fait partie du College of Agriculture and Life Sciences et du Coll\u00e8ge d’ing\u00e9nierie<\/a>. <\/p>\n
Les plastiques traditionnels sont fabriqu\u00e9s \u00e0 partir d’huile \u00e0 base de p\u00e9trole. Suivant ce m\u00eame principe, le bioplastique peut \u00eatre fabriqu\u00e9 \u00e0 partir d’huile biologique, telle que la graisse animale, les huiles v\u00e9g\u00e9tales ou la \u00ab graisse \u00bb microbienne.<\/p>\n
Les chercheurs utilisent des micro-organismes pour consommer les d\u00e9chets alimentaires, ce qui permettra aux micro-organismes de d\u00e9velopper des graisses \u2013 ou des huiles biologiques. Une fois que les micro-organismes ont suffisamment de graisses, leurs cellules sont ouvertes et la graisse est lib\u00e9r\u00e9e. Une fois la graisse purifi\u00e9e, elle peut \u00eatre transform\u00e9e en bioplastique.<\/p>\n
Wang travaille en collaboration avec d’autres professeurs du campus, dont Haibo Huang, professeur agr\u00e9g\u00e9 au D\u00e9partement des sciences et technologies alimentaires<\/a>et Young Kim, professeur agr\u00e9g\u00e9 en syst\u00e8mes d’emballage et conception<\/a> log\u00e9 dans le D\u00e9partement des biomat\u00e9riaux durables<\/a> dans le Coll\u00e8ge des ressources naturelles et de l’environnement<\/a>.<\/p>\n
L’\u00e9quipe de Huang se concentre sur la s\u00e9paration et la purification des polyhydroxyalcanoates (PHA), les graisses polym\u00e8res produites par la fermentation des d\u00e9chets alimentaires par les cellules microbiennes.<\/p>\n
Kim se concentre sur l’utilisation des PHA purifi\u00e9s pour fabriquer des produits bioplastiques de grande valeur, tels que des syst\u00e8mes d’emballages rigides et flexibles compostables \u00e0 domicile, notamment des bouteilles, des films d’emballage et des cartons enduits de PHA pour les produits d’emballage \u00e0 usage unique, qui sont tr\u00e8s demand\u00e9s en raison de la pand\u00e9mie. .<\/p>\n
Le processus de fermentation utilis\u00e9 par les chercheurs implique quelque chose de similaire \u00e0 un spectacle vu dans les microbrasseries – de grandes cuves de fermentation. Une fois qu’une entreprise de collecte de d\u00e9chets a livr\u00e9 les d\u00e9chets alimentaires, ceux-ci sont cat\u00e9goriquement s\u00e9par\u00e9s en fonction de la composition des aliments, de sorte que des micro-organismes sp\u00e9cifiques peuvent d\u00e9composer les types sp\u00e9cifiques de d\u00e9chets alimentaires. Une fois la nourriture d\u00e9compos\u00e9e, les cellules bact\u00e9riennes sont ouvertes et les graisses sont captur\u00e9es, purifi\u00e9es et transform\u00e9es en produits en plastique que la soci\u00e9t\u00e9 utilise quotidiennement.<\/p>\n
Wang a d\u00e9clar\u00e9 que ce projet \u00e9tait exactement la raison pour laquelle il avait rejoint Virginia Tech et le College of Agriculture and Life Sciences – pour avoir un impact durable et significatif gr\u00e2ce \u00e0 la recherche appliqu\u00e9e. <\/p>\n
\ »Je veux concentrer mes recherches sur des domaines qui peuvent rapidement traduire les r\u00e9sultats de laboratoire en applications industrielles\ », a d\u00e9clar\u00e9 Wang. \u00ab Je veux r\u00e9soudre des probl\u00e8mes du monde r\u00e9el et produire des choses utiles aux communaut\u00e9s et \u00e0 l’industrie. Je suis ravi de voir les effets de cette recherche hautement appliqu\u00e9e \u00e0 l’avenir.<\/p>
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p class=\ »western\ »>Source: VirginieTech<\/a><\/span><\/span><\/p>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t\n\t\t\t\t\t\t<!–\n\t\t\t\t\t\t
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