Ogni anno più di 20 milioni di persone salgono a bordo delle navi da crociera per godersi un po' di riposo e relax. I fortunati viaggiatori applicano generosamente la protezione solare prima di prendere il sole sul ponte, mentre gli intricati macchinari della nave avanzano, spingendo la nave verso destinazioni sconosciute.

Ora, una start-up dell'Università del Delaware, chiamato RiKarbon, Inc., potrebbe avere un modo per rendere entrambe queste attività più ecologiche.

I ricercatori di RiKarbon stanno combinando scarti vegetali e oli naturali, attraverso la chimica, progettare un olio a base biologica che possa essere utilizzato come alternativa rinnovabile alle tipiche risorse a base di petrolio utilizzate in qualsiasi cosa, dalle comuni lozioni per la pelle e creme solari ai lubrificanti per la spedizione, agricoltura, trasformazione alimentare e produzione di energia idroelettrica, tra l'altro.

L'olio ecologico è composto da circa il 50 percento di biomassa, come erbe, bucce di mais e trucioli di legno, e il 50 per cento di olio da cucina comune, come olio vegetale o di cocco.

"Se possiamo utilizzare le fonti rinnovabili, ridurrà al minimo la pressione sul petrolio riducendo la nostra impronta di carbonio e creando un uso sostenibile per enormi quantità di biomassa disponibile, ", ha affermato il fondatore di RiKarbon Basudeb Saha. Secondo un rapporto del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti del 2016, più di 130 milioni di tonnellate secche di biomassa proveniente da risorse di scarto rimangono inutilizzate ogni anno.

Cosmetici più ecologici

L'attenzione per l'industria dei cosmetici deriva dagli ingredienti potenzialmente dannosi inclusi nelle lozioni per la pelle e nei filtri solari più diffusi per fornire una migliore protezione solare e altri benefici. Quando lavato via con acqua, gli ingredienti che non sono solubili in acqua creano inquinamento nei nostri corsi d'acqua che può essere dannoso per l'ambiente. Per esempio, i residui di crema solare lavati via nell'oceano possono influenzare lo sviluppo degli organismi marini, come i granchi a ferro di cavallo, e compromettere i fragili ecosistemi presenti nelle barriere coralline.

Interesse dei consumatori a ridurre gli ingredienti nocivi legati a problemi di salute, a favore di una maggiore sicurezza, ingredienti rinnovabili, sta anche guidando i cambiamenti.

"Raramente leggiamo le informazioni sui prodotti che utilizziamo, " ha detto Saha, che è anche direttore associato per la ricerca presso il Centro di catalisi per l'innovazione energetica (CCEI) guidato da UD. "Siamo tutti ignoranti su cosa c'è realmente dentro di loro, anche se ci impegniamo a usare la protezione solare quando andiamo in spiaggia e in altri luoghi. Se possiamo usare il nostro prodotto per sostituire gli ingredienti nocivi, possiamo aiutare l'ambiente e servire il consumatore".

Applicazioni nei lubrificanti

Un'area emergente di utilizzo della tecnologia ecologica di RiKarbon risiede nei lubrificanti, un'industria da 60 miliardi di dollari. I lubrificanti sono usati per mantenere i cuscinetti, ingranaggi, propulsori, motori e altre parti meccaniche che funzionano senza problemi in qualsiasi cosa, dalle navi alle turbine eoliche, aeroplani, automobili e macchine agricole.

"C'è una grande necessità di lubrificanti ecocompatibili per applicazioni in cui i prodotti a base di petrolio possono portare a sfide ambientali costose da pulire, "Saha ha detto.

Secondo un rapporto del 2011 dell'Agenzia per la protezione dell'ambiente, fino a 16 milioni di galloni di lubrificanti petroliferi all'anno vengono rilasciati accidentalmente nell'oceano a causa di perdite e dello smaltimento incauto dei lubrificanti dalle navi marittime, navi da crociera e turbine per la produzione di energia idroelettrica. Questa è 1,5 volte la quantità di petrolio sversata nel disastro della Exxon Valdez del 1983, dove una nave cisterna ha colpito una barriera corallina nel Prince William Sound in Alaska, scaricando 11 milioni di galloni di petrolio greggio nell'acqua. Gli effetti ambientali dannosi sugli organismi marini e sugli ecosistemi fragili sono significativi, suscitando crescenti preoccupazioni e spingendo alla ricerca di alternative più sicure.

RiKarbon

La startup è nata dal lavoro di Saha alla CCEI, un centro di ricerca di frontiera energetica ospitato presso l'UD e finanziato dal Dipartimento dell'Energia, che si concentra su tecnologie di energia rinnovabile derivate da biomasse non alimentari.

"Nell'ultima decade, CCEI e altri nel settore della conversione della biomassa in prodotti chimici hanno sviluppato i cosiddetti "materiali drop-in" che possono essere utilizzati come sostituto diretto dei prodotti convenzionali ottenuti utilizzando il petrolio, " ha detto Saha. "Ma la lavorazione della biomassa è costosa, quindi i metodi devono essere economicamente sostenibili per essere adottati".

La biomassa è materiale vegetale che è stato scomposto da solido in liquido. Blocchi di biomassa, però, sono piccole molecole che contengono solo pochi atomi di carbonio. Per sostituire le molecole ad alto contenuto di carbonio presenti negli oli cosmetici o nei lubrificanti, queste molecole a basso contenuto di carbonio devono essere "accoppiate" o cucite insieme per creare fonti rinnovabili, prodotti ad alte prestazioni che offrono un grande vantaggio rispetto ai loro coetanei a base di petrolio in termini di applicazioni, tossicità ed effetti ambientali.

A RiKarbon, che significa rivoluzionare il carbonio, il team di ricerca combina molecole di carbonio da oli naturali, come olio vegetale o di cocco, con quelli di materiale vegetale, scientificamente nota come biomassa lignocellulosica, da bucce di mais, erbe o alberi attraverso una reazione efficiente dal punto di vista energetico per creare molecole più grandi. I ricercatori utilizzano nuovi catalizzatori per accelerare le reazioni chimiche che consentono loro di unire insieme il carbonio disponibile da queste molecole e usarlo per qualcosa di nuovo, in questo caso, il petrolio rinnovabile.

Il prodotto fisico sembra acqua ma in realtà è un olio viscoso che si mescola facilmente con altri additivi, fornendo un vantaggio rispetto agli oli a base di petrolio. Il processo sviluppato da RiKarbon è flessibile, pure, consentendo agli oli rinnovabili con strutture e proprietà nettamente diverse di soddisfare un'ampia gamma di specifiche.

Il team ha recentemente ricevuto $ 150, 000 in finanziamenti dal programma Small Business Technology Transfer (STTR) della US Small Business Administration - Dipartimento dell'Energia, un'iniezione che consentirà al team di lavorare allo sviluppo di lubrificanti compatibili con l'ambiente per l'energia idroelettrica, una fonte di produzione di energia elettrica a basse emissioni di carbonio.

La chiave del supporto UD per il successo di una startup sostenibile

Far decollare una startup non è un viaggio da solista. Richiede più di un'idea e una determinazione per portare la ricerca di laboratorio accademico sul mercato, Saha ha detto, indicando molti altri nel campus e nello stato che hanno sostenuto il successo di RiKarbon dietro le quinte.

Partecipando al programma Blue Hen Proof-of-Concept di Horn Entrepreneurship, Per esempio, ha aiutato il team di RiKarbon a connettersi con gli altri per imparare a creare una startup, perfezionare le proprie capacità di presentazione e fare domanda per partecipare al programma Innovation Corps (I-Corps) della National Science Foundation (NSF), che aiuta scienziati e ingegneri che dispongono di tecnologie con potenziale a crescere dal laboratorio universitario verso la commercializzazione. Armato di 50 dollari, 000 in finanziamenti NSF, il team RiKarbon parteciperà a I-Corps nell'inverno 2019.

Poi ci sono state le lunghe discussioni con i professionisti del trasferimento tecnologico presso l'Office of Economic Innovation and Partnerships di UD, dove Saha si è messa al passo con la divulgazione delle invenzioni, brevettabilità, licenze e il valore della tecnologia sul mercato. Il Delaware Small Business Development Center ha assistito il team RiKarbon, pure, nello sviluppo del proprio sito web, condurre ricerche di mercato e comprendere la logistica aziendale. Finalmente, un $ 50, 000 Entrepreneur Proof of Concept (EPoC) dal Delaware Bioscience Center for Advanced Technology, sostenuto dallo stato del Delaware, aiuterà RiKarbon ad espandere la scoperta di nuovi prodotti.

"Senza tutto questo aiuto, RiKarbon non sarebbe dove è oggi, " ha detto Saha.

Attualmente, Saha sta lavorando con diverse aziende per valutare e testare il 100% di oli rinnovabili a base biologica nelle attuali formulazioni dei prodotti utilizzati nei prodotti per la cura personale e nelle applicazioni lubrificanti. Finora, i primi feedback sono stati positivi, e le cose non sembrano rallentare presto.

"Abbiamo assunto due dipendenti, spazio affittato nell'incubatore STAR Campus di UD e stanno valutando modi per ampliare il prodotto, " ha detto Saha.

In altri lavori, Saha sta lavorando a tecnologie per alimentare l'industria aeronautica con carburanti a base biologica. Recentemente è stato nominato membro del Comitato consultivo tecnico per la ricerca e lo sviluppo delle biomasse (TAC), un consorzio di bioenergia composto da esperti in materia e decisori di agenzie statali e federali, dove spera di fornire informazioni sui futuri fabbisogni di bioenergia, con un occhio alla bioeconomia.