Cuando vivía en California, Katrina Cornish se encontró preguntándose acerca de esos camiones abiertos que vio cargando grandes cantidades de tomates maduros. Por qué, pensó, los tomates del fondo no estaban aplastados en grandes charcos rojos.
La razón, más tarde aprendería, es que los tomates fueron criados para tener cáscaras duras que les permitieron soportar todo ese peso desde arriba.
Ese conocimiento llegaría a servir a Cornish mucho después de que ella se mudara a la Universidad Estatal de Ohio, donde es investigadora de biomateriales. Recientemente, ella y su equipo de investigación descubrieron que no solo esas duras cáscaras de tomate, sino también las cáscaras de huevo trituradas, pueden ser reemplazos efectivos para el relleno a base de petróleo utilizado en los neumáticos de los automóviles.
"Lo que quieres en un relleno es algo realmente duro y fuerte", dice ella. "Por eso miramos las cáscaras de tomate".
El relleno de elección en neumáticos y otros productos de caucho ha sido durante mucho tiempo algo llamado negro de carbón, un producto de carbono en polvo que comprende el 30 por ciento de la mayoría de los neumáticos. De hecho, es la razón por la cual muchos productos de caucho son negros. El negro de carbón ayuda a que el caucho de los neumáticos sea más duradero.
Pero es cada vez más escaso, ya que la demanda de automóviles está aumentando rápidamente en los países en desarrollo. Al mismo tiempo, la producción de negro de carbón en los EE. UU. Ha disminuido en los últimos años a medida que la EPA tomó medidas enérgicas contra las plantas que emiten cantidades excesivas de dióxido de azufre y óxido de nitrógeno.
Eso ha hecho que los fabricantes estadounidenses de caucho sean más dependientes de las compañías extranjeras para un producto que siempre ha sido susceptible a las fluctuaciones en los precios mundiales del petróleo.
El potencial del desperdicio de alimentos.
Por lo tanto, poder usar los desechos de alimentos para reducir la cantidad de negro de carbón necesario podría reducir los costos. También podría traer beneficios ambientales. "Una de las razones por las cuales son un activo tan importante es el tema de la sostenibilidad", dice Cornish. “El negro de carbón se produce con petróleo. Si pudieras comenzar a reemplazar parte de este material no sostenible con material sostenible, entonces estás ayudando a alejarnos del petróleo ”.
Claramente, no hay escasez de desperdicio de alimentos en Estados Unidos. Los estadounidenses consumen más de 30 libras de tomates por persona por año, según el Departamento de Agricultura, la mayoría de ellos enlatados o procesados de alguna manera, como la salsa en las pizzas. Las compañías de alimentos pelan y descartan la piel dura. Y, cada estadounidense consume, en promedio, cerca de 270 huevos al año, lo que eleva el total en el país a alrededor de 86 mil millones. Aproximadamente el 40 por ciento de esos huevos son utilizados por compañías de alimentos, que terminan enviando toneladas de cáscaras agrietadas a los vertederos. Allí se sientan por mucho tiempo porque no se descomponen muy fácilmente.
"Pensamos que usar cáscaras de huevo como relleno sería un mejor destino que terminar en el vertedero", dice Cornish. "Y me sorprendió gratamente cuando resultó que son un relleno de refuerzo muy efectivo, y no un diluyente".
Las pieles de tomate secas y molidas (arriba) y las cáscaras de huevo (abajo) se procesan en polvo grueso, mediano y fino antes de agregarse al caucho. (Kenneth Chamberlain, cortesía de la Universidad Estatal de Ohio) Como lo explica Cornish, un relleno diluyente es aquel que puede hacer que un compuesto sea más débil y rígido, cuanto más se agrega a un producto. Reduce el costo, pero también disminuye la calidad. Por el contrario, un relleno de refuerzo aumenta la resistencia del producto, aunque también puede reducir su elasticidad.
"Pero con algunos de estos nuevos rellenos, las cáscaras de huevo y las cáscaras de tomate, cuando se usan en combinación con negro de carbón, podemos obtener un aumento en la resistencia, pero no un aumento en la dureza o una pérdida de elasticidad", dice ella.
En otras palabras, se encontró que los rellenos de desperdicios de alimentos fortalecen el caucho mientras lo mantienen flexible.
Alternativas sostenibles
Hasta ahora, el equipo del estado de Ohio ha probado cáscaras de huevo o cáscaras de tomate con éxito en combinación con negro de carbón, reduciendo la cantidad del relleno tradicional sin reemplazarlo. Los investigadores aún no han combinado los dos desechos de alimentos en un relleno. Están trabajando para identificar cómo la combinación de los dos, con y sin negro de humo, podría cambiar las propiedades mecánicas únicas que cada uno aporta por separado al rendimiento del caucho. El objetivo en última instancia sería crear "recetas" para diferentes combinaciones para obtener resultados que coincidan mejor con lo que un fabricante necesita.
“Ya hemos demostrado que puede obtener diferentes combinaciones de propiedades simplemente usándolas con negro de carbón, más de lo que el negro de carbón puede hacer por sí solo. Creemos que podríamos llevarlo aún más lejos al unir los dos de una manera predictiva de diseño inteligente ”, dice Cornish.
Katrina Cornish (izquierda) y Cindy Barrera (derecha) examinan las pieles de tomate molidas y las cáscaras de huevo, así como muestras de caucho. (Kenneth Chamberlain, cortesía de la Universidad Estatal de Ohio) Ella señala que los investigadores han recibido una subvención de Ford para trabajar en un proyecto utilizando cáscaras de huevo trituradas en piezas de caucho, y que otro fabricante de caucho ha expresado su interés en trabajar con relleno de cáscara de tomate.
Los investigadores han recibido comentarios sobre su solicitud de patente para sus compuestos de caucho de residuos biológicos de la Oficina de Marcas y Patentes de EE. UU., Y Cornish dice que se volverá a presentar en breve. La tecnología ha sido autorizada por una compañía que posee Cornish, llamada EnergyEne.
Encontrar alternativas naturales para usar en la fabricación de productos no es nada nuevo para Cornish. También está supervisando un proyecto para determinar si una variedad de diente de león nativo de Kazajstán se puede utilizar como fuente de caucho. Alrededor del 10 al 15 por ciento de las raíces de la planta son de caucho natural.
Una clave para ella, dice, es mantener los ojos abiertos a las posibilidades del mundo natural.
“Vengo de una experiencia muy amplia y estoy muy interesado en una economía sostenible. En Ohio, la agricultura es una industria enorme, el procesamiento de alimentos es una industria enorme ”, señala. “Quería ver qué podía hacer como científico no alimentario relacionado con la industria de procesamiento de alimentos. Todos tienen grandes desechos. El desperdicio cuesta mucho dinero. Los residuos van al vertedero. Entonces evaluamos cuáles son los desechos y qué podríamos hacer con ellos.
“Y resultó ser un proyecto espectacularmente exitoso. No quiero que esto parezca condescendiente, pero la mayoría de las personas no miran a su alrededor y realmente ven lo que hay allá afuera ”.
