Fra lotion til oceanliner

Mere end 20 millioner mennesker går ombord på krydstogtskibe hvert år for at nyde lidt hvile og afslapning. De heldige rejsende smører rigeligt med solcreme, inden de soler sig på dækket, mens skibets indviklede maskineri tøffer fremad, at drive fartøjet mod ukendte destinationer.

Nu, en University of Delaware start-up virksomhed, kaldet RiKarbon, Inc., kan have en måde at gøre begge disse aktiviteter grønnere på.

Forskere ved RiKarbon kombinerer planterester og naturlige olier, gennem kemi, at konstruere en biobaseret olie, der kan bruges som et fornybart alternativ til typiske petroleumsbaserede ressourcer, der bruges i alt fra populære hudlotioner og solcremer til smøremidler til forsendelse, landbrug, fødevareforarbejdning og vandkraftproduktion, blandt andet.

Den miljøvenlige olie er lavet af cirka 50 procent biomasse, såsom græs, majsskaller og træflis, og 50 procent almindelig madolie, såsom vegetabilsk eller kokosolie.

"Hvis vi kan bruge vedvarende kilder, det vil minimere presset på olie og samtidig reducere vores CO2-fodaftryk og skabe en bæredygtig anvendelse af enorme mængder tilgængelig biomasse, " sagde RiKarbon-grundlægger Basudeb Saha. Ifølge en rapport fra det amerikanske energiministerium fra 2016, mere end 130 millioner tørre tons biomasse fra affaldsressourcer går ubrugt hvert år.

Grønnere kosmetik

Fokus på kosmetikindustrien er båret ud af de potentielt skadelige ingredienser inkluderet i populære hudlotioner og solcremer for at give forbedret solbeskyttelse og andre fordele. Når det vaskes af med vand, ingredienser, der ikke er vandopløselige, skaber forurening i vores vandstrømme, der kan være skadelige for miljøet. For eksempel, solcreme rester vasket af i havet kan påvirke udviklingen af ​​marine organismer, såsom hestesko krabber, og forringer skrøbelige økosystemer, der findes i koralrev.

Forbrugernes interesse i at reducere skadelige ingredienser forbundet med sundhedsproblemer, til fordel for sikrere, vedvarende ingredienser, driver også forandringer.

"Vi læser sjældent nogen af ​​oplysningerne omkring de produkter, vi bruger, " sagde Saha, som også er associeret direktør for forskning ved det UD-ledede Catalysis Center for Energy Innovation (CCEI). "Vi er alle uvidende om, hvad der faktisk er inde i dem, selvom vi gør det til et punkt at bruge solcreme, når vi går til stranden og andre steder. Hvis vi kan bruge vores produkt til at erstatte de skadelige ingredienser, vi kan hjælpe miljøet og tjene forbrugeren."

Anvendelser i smøremidler

Et spirende anvendelsesområde for RiKarbons miljøvenlige teknologi ligger i smøremidler - en industri på 60 milliarder dollars. Smøremidler bruges til at holde lejer, gear, thrustere, motorer og andre mekaniske dele kører problemfrit i alt fra skibe til vindmøller, flyvemaskiner, biler og landbrugsudstyr.

"Der er et stort behov for miljømæssigt acceptable smøremidler til applikationer, hvor oliebaserede produkter kan føre til miljømæssige udfordringer, som er dyre at rydde op, " sagde Saha.

Ifølge en rapport fra 2011 fra Environmental Protection Agency, op til 16 millioner gallons oliesmøremidler om året frigives ved et uheld i havet på grund af lækage og uforsigtig bortskaffelse af smøremidler fra skibe, krydstogtskibe og vandkraftproduktionsturbiner. Dette er 1,5 gange mængden af ​​olie, der blev spildt i 1983 Exxon Valdez-katastrofen, hvor et tankskib ramte et rev i Alaskas Prince William Sound, dumpning af 11 millioner gallons råolie i vandet. De skadelige miljøvirkninger på marine organismer og skrøbelige økosystemer er betydelige, forårsager voksende bekymringer og tilskynder til søgen efter sikrere alternativer.

RiKarbon

Startup-virksomheden voksede ud af Sahas arbejde hos CCEI, et energifrontforskningscenter med til huse på UD og finansieret af Department of Energy, der fokuserer på vedvarende energiteknologier afledt af non-food biomasse.

"I løbet af det sidste årti, CCEI og andre i forretningen med at omdanne biomasse til kemikalier har udviklet såkaldte "drop-in-materialer", der kan bruges som en direkte erstatning for konventionelle produkter fremstillet ved hjælp af petroleum, " sagde Saha. "Men biomassebehandling er dyrt, så metoder skal være økonomisk levedygtige for at blive vedtaget."

Biomasse er plantemateriale, der er blevet nedbrudt fra et fast stof til en væske. Biomasse byggesten, imidlertid, er små molekyler, der kun indeholder nogle få kulstofatomer. For at erstatte de kulstofrige molekyler, der findes i kosmetiske olier eller smøremidler, disse lavere kulstofmolekyler skal "kobles" eller sys sammen for at skabe vedvarende, højtydende produkter, der giver en stor gevinst i forhold til deres petroleumsbaserede peers med hensyn til applikationer, toksicitet og miljøpåvirkninger.

Hos RiKarbon – hvilket betyder at revolutionere kulstoffet – kombinerer forskerholdet kulstofmolekyler fra naturlige olier, såsom vegetabilsk eller kokosolie, med dem fra plantemateriale, kendt videnskabeligt som lignocelluloseholdig biomasse, fra majsskaller, græsser eller træer gennem en energieffektiv reaktion for at skabe større molekyler. Forskerne bruger nye katalysatorer til at fremskynde kemiske reaktioner, der giver dem mulighed for at sy det tilgængelige kulstof fra disse molekyler sammen og bruge det til noget nyt, I dette tilfælde, den vedvarende olie.

Det fysiske produkt ligner vand, men det er faktisk en tyktflydende olie, der let blandes med andre tilsætningsstoffer, giver en fordel i forhold til petroleumsbaserede olier. Processen RiKarbon har udviklet er fleksibel, også, gør det muligt for vedvarende olier med tydeligt forskellige strukturer og egenskaber at opfylde en bred vifte af specifikationer.

Holdet modtog for nylig $150, 000 i finansiering fra U.S. Small Business Administration's Small Business Technology Transfer (STTR) program-Department of Energy, en indsprøjtning, der vil sætte teamet i stand til at arbejde på at udvikle miljømæssigt acceptable smøremidler til vandkraft, en kulstoffattig kilde til elproduktion.

UD-supportnøgle til bæredygtig opstarts succes

At få en startup-virksomhed i gang er ikke en solo-rejse. Det kræver mere end en idé og en beslutsomhed at bringe akademisk laboratorieforskning til markedet, Saha sagde, påpeger mange andre på tværs af campus og staten, som har støttet RiKarbons succes bag kulisserne.

Deltager i Horn Entrepreneurships Blue Hen Proof-of-Concept-program, for eksempel, hjalp RiKarbon-teamet i forbindelse med andre for at lære om at skabe en nystartet virksomhed, forfine deres præsentationsevner og ansøg om at deltage i National Science Foundation (NSF) Innovation Corps (I-Corps) program, som hjælper forskere og ingeniører, der har teknologier med potentiale til at vokse fra universitetets laboratorium mod kommercialisering. Bevæbnet med $50, 000 i NSF-midler, RiKarbon-holdet deltager i I-Corps i vinteren 2019.

Så var der de lange diskussioner med fagfolk i teknologioverførsel på UD's Office of Economic Innovation and Partnerships, hvor Saha fik fart på afsløringer af opfindelser, patenterbarhed, licensering og teknologiens værdi på markedet. Delaware Small Business Development Center hjalp RiKarbon-teamet, også, i udviklingen af ​​sin hjemmeside, at udføre markedsundersøgelser og forstå forretningslogistik. Endelig, en $50, 000 Entrepreneur Proof of Concept (EPoC) pris fra Delaware Bioscience Center for Advanced Technology, støttet af staten Delaware, vil hjælpe RiKarbon med at udvide opdagelsen af ​​nye produkter.

"Uden al denne hjælp, RiKarbon ville ikke være, hvor den er i dag, " sagde Saha.

I øjeblikket, Saha arbejder sammen med flere virksomheder for at evaluere og teste 100 procent bio-baserede vedvarende olier i de nuværende produktformuleringer, der bruges i produkter til personlig pleje og smøremidler. Indtil nu, tidlig feedback har været positiv, og tingene ser ikke ud til at blive langsommere lige nu.

"Vi har ansat to medarbejdere, lejede plads i UD's STAR Campus inkubator og overvejer måder at opskalere produktet på, " sagde Saha.

I andet arbejde, Saha arbejder på teknologier til at drive luftfartsindustrien med biobaserede brændstoffer. Han blev for nylig udnævnt til Biomass Research and Development Technical Advisory Committee (TAC), et bioenergikonsortium bestående af emneeksperter og beslutningstagere fra statslige og føderale agenturer, hvor han håber at bidrage med information om fremtidige bioenergibehov, med blik for bioøkonomi.