番茄皮和雞蛋殼代替部分炭黑,充當(dāng)橡膠輪胎的優(yōu)良填料
將來有一天,在橡膠車輪行駛的公路上,你也可能看到番茄皮和雞蛋殼的身影。美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn),食物垃圾可以充當(dāng)橡膠輪胎的優(yōu)良填料,特別是番茄皮和雞蛋殼。測(cè)試顯示,它們的性能都超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這些填料與橡膠相結(jié)合可形成制造輪胎的橡膠復(fù)合材料。食物垃圾可以取代部分炭黑,即輪胎制造過程中長(zhǎng)期使用的石油基填料,后者越來越難得到。
在開發(fā)清潔能源過程中,這種方法可以制造更環(huán)保的復(fù)合材料。俄亥俄州立大學(xué)生物材料教授卡特里娜·科尼什(Katrina Cornish)表示,利用番茄皮和雞蛋殼作為輪胎填料可以幫助美國(guó)減少對(duì)外國(guó)石油的依賴,促使食物垃圾不再被送入垃圾填埋場(chǎng),幫助保持橡膠產(chǎn)品制造過程的可持續(xù)性,特別是輪胎??颇崾舱f:“如果炭黑不足,我們可能不得不使用其他東西代替,你可以使用更好的雞蛋殼。許多公司都給自己定位為環(huán)保企業(yè),這是他們兌現(xiàn)承諾的最佳方式之一?!?/p>
據(jù)美國(guó)環(huán)保署統(tǒng)計(jì)顯示,食物垃圾約占垃圾填埋場(chǎng)所有垃圾的1/5。尋找食物垃圾不被送往填埋場(chǎng)的方法,不僅可以節(jié)省空間,還能幫助對(duì)抗氣候變化,因?yàn)榧?xì)菌會(huì)將食物和其他垃圾變成甲烷,而甲烷也是溫室氣體中的重要成員。通過恰當(dāng)處理,食物垃圾可被用于發(fā)電、制造肥料、充當(dāng)動(dòng)物飼料等?,F(xiàn)在,它們還可以被用來制造輪胎。
長(zhǎng)期以來,科尼什就對(duì)尋找新的橡膠源感興趣,并希望提高橡膠產(chǎn)量。為此,當(dāng)她2010年來到俄亥俄州時(shí),開始將食物垃圾視為潛在的輪胎填料??颇崾舱f:“我曾給俄亥俄州所有食品加工廠寫過信,并說:‘如果你們有食物垃圾,我們很像仔細(xì)分析下。’我們收到35種不同的食物垃圾,包括面糊滴落物、泡菜汁、牛奶粉以及雞蛋殼和番茄皮。我總是想要研究番茄皮,因?yàn)闉槲以诩又荽^很長(zhǎng)時(shí)間,看到許多滿載番茄的卡車,并且知道番茄皮十分堅(jiān)韌,因此頂部的番茄沒有壓扁底部的番茄?!?/p>
最初,科尼什也不知道應(yīng)該如何利用雞蛋殼。雞蛋殼主要由碳酸鈣組成,碳酸鈣主要被用于添加劑,而非強(qiáng)化材料。而在從當(dāng)輪胎填料時(shí),后者顯然更重要。但是科尼什發(fā)現(xiàn),她的懷疑是錯(cuò)誤的。雞蛋殼具有多孔結(jié)構(gòu),可提供與橡膠接觸的較大表面積,這種特性可被用于強(qiáng)化??颇崾舱f:“我們感到非常興奮,它遠(yuǎn)比預(yù)期的更有價(jià)值?!彼麄冞€發(fā)現(xiàn),番茄皮高溫條件下非常穩(wěn)定,可用于制造性能良好的材料。
科尼什實(shí)驗(yàn)室的博士后研究院辛迪·巴雷拉(Cindy Barrera)稱:“填料通常讓橡膠變得更堅(jiān)固,但同時(shí)也令其缺少柔韌性。我們發(fā)現(xiàn)利用雞蛋殼和番茄皮取代黑炭,可以產(chǎn)生協(xié)調(diào)效應(yīng),既可以增強(qiáng)橡膠強(qiáng)度,又可以保留柔韌性。”
當(dāng)然,通過添加雞蛋殼和番茄皮,也會(huì)讓橡膠變成紅棕色,而非使用炭黑產(chǎn)生的黑色橡膠,顏色深淺取決于填料的添加比例。通常情況下,大約30%的汽車輪胎是用炭黑制造的,其成本隨著石油價(jià)格變動(dòng)。美國(guó)公司經(jīng)常從外國(guó)購(gòu)買炭黑??颇崾舱f:“輪胎行業(yè)的發(fā)展非??欤覀儾粌H需要更多天然橡膠,還需要更多填料。全球生產(chǎn)的輪胎數(shù)量始終在增加,為此各國(guó)都在大量使用炭黑,導(dǎo)致其供應(yīng)日益緊張?!?/p>
美國(guó)蛋農(nóng)聯(lián)合協(xié)會(huì)(United EggProducers)數(shù)據(jù)顯示,美國(guó)每年雞蛋產(chǎn)量高達(dá)800億枚。科尼什說,商業(yè)食品廠約消耗半數(shù)雞蛋,還要付費(fèi)將雞蛋廢料送至填埋場(chǎng)處理,通常含有礦物質(zhì)的彈殼無法分解,那里也沒有以吃鈣為生的動(dòng)物。美國(guó)農(nóng)業(yè)部稱,美國(guó)每年大約生產(chǎn)1500萬噸番茄,大多數(shù)都被做成罐頭或加工成產(chǎn)品。比如,當(dāng)食品公司制作番茄醬時(shí),會(huì)剝?nèi)シ哑?,因?yàn)槠浜茈y消化。
科尼什擔(dān)心為了種植橡膠樹,更多森林將被砍伐。她正積極尋找橡膠代替品,包括橡膠蒲公英。的確是蒲公英,但與我們房前屋后草坪或花園中的入侵者不同。這些蒲公英的葉子越來越厚、越來越藍(lán),而其花朵卻越來越小。更重要的是,其主根中類似奶狀的汁液中含有天然橡膠粒子。
科尼什說:“橡膠蒲公英來自中國(guó)西北、哈薩克斯坦以及烏茲別克斯坦,但其也能在俄亥俄州的雪地上生長(zhǎng)。我們正努力提高這種蒲公英的產(chǎn)量,同時(shí)讓其變得更結(jié)實(shí)。如果能取得成功,它們就可像1年生的莊稼作物那樣種植,同時(shí)能夠創(chuàng)造許多加工類工作崗位?!?/p>
與此同時(shí),俄亥俄州已經(jīng)為科尼什的公司EnergyEne頒發(fā)執(zhí)照,并支持其進(jìn)一步開發(fā)將食物垃圾變成輪胎填料的技術(shù)??墒强颇崾矎?qiáng)調(diào)稱,還沒人從早餐桌上收集雞蛋殼。她表示:“廚房垃圾還沒有大規(guī)模被收集,為此你需要繼續(xù)保持‘肥料堆’。事實(shí)上,你可以利用它們種植橡膠蒲公英?!?/p>