Pomelo greipfrutas – didelis citrusinis vaisius, dažnai auginamas Pietryčių ir Rytų Azijoje. Jis turi labai storą žievę, kuri paprastai yra išmetama, taip sukuriant didelį maisto atliekų kiekį. Naujoje studijoje JAV Ilinojaus universiteto Urbana-Šempeno tyrėjai tyrinėja būdus, kaip panaudoti pomelo žievelių biomasę kuriant įrankius, kurie galėtų tiekti energiją mažiems elektros prietaisams ir stebėti biomechaninius judesius.
Tyrimo eiga
Pomelo žievė turi dvi pagrindines dalis – ploną išorinį sluoksnį ir storą, baltą vidinį sluoksnį.
Baltoji dalis yra minkšta ir jaučiasi kaip kempinė, kai ją paspaudžiame. Kai kurie žmonės naudojo pomelo žieves išgauti junginius eteriniams aliejams ar pektinui, tačiau mokslininkai norėjo pasinaudoti natūralia žievės porėta, kempine struktūra.
„Jei galėsime perdirbti žievę į aukštesnės vertės produktus, o ne tiesiog ją išmesti, galėsime ne tik sumažinti atliekas nuo pomelo gamybos, vartojimo ir sulčių gamybos, bet ir sukurti didesnę vertę iš maisto ir žemės ūkio atliekų“, – sakė tyrimo bendraautorius Yi-Cheng Wangas, Maisto mokslo ir žmogaus mitybos katedros asistento profesorius, priklausantis Ilinojaus universiteto Žemės ūkio, vartotojų ir aplinkos mokslų kolegijai.
Pomelo vaisius paprastai sveria nuo 1 iki 2 kilogramų. Jo žievė sudaro 30–50 proc. šio svorio.
Tyrėjai atskyrė žievę nuo minkštimo ir pašalino išorinį sluoksnį. Likusi storą, porėtą baltą žievę supjaustė į mažesnius gabalus ir užšaldė džiovinimui, kad išsaugotų jos unikalią trimačią porėtą struktūrą, vėliau laikydami ją skirtingomis drėgmės sąlygomis.
Išanalizavę žievės cheminę sudėtį ir mechanines savybes, tyrėjų komanda ją panaudojo kuriant įrenginius, kurie gali paversti mechaninę energiją į elektros energiją ir veikti kaip Kaii maitinami judesio jutikliai.
Kaip vyko tyrimas?
Šie įrenginiai veikia remiantis kontaktinio elektrifikavimo principu, kuris yra gana paprastas ir kasdien patiriamas.
Pavyzdžiui, kai žiemą paliečiame durų rankeną, kartais pajuntame šoką – tai ir yra kontaktinio elektrifikavimo pavyzdys, kai pertrinant du paviršius susidaro statinė elektra dėl įkrovų perdavimo.
Tyrėjai pasitelkė pomelo žievelių biomasę ir plastikinį polimido plėvelę kaip dvi triboelektrines medžiagas, kurios susiliečia, kai veikia išorinė jėga.
Prie kiekvienos medžiagos jie pritvirtino vario folijos elektrodą ir įvertino, kaip gerai sukurti įrenginiai konvertuoja mechaninę energiją į elektrą.
Bakstelėję šiuos pomelo žievelių pagrindu pagamintus įrenginius, tyrėjai sugebėjo įjungti apie 20 šviesos diodų (LED). Taip pat jie parodė, kad skaičiuotuvas ar sportinis laikrodis gali būti maitinamas tik šiais mechaniniais jėgomis, be išorinės elektros energijos, kai įrenginys integruojamas su energijos valdymo sistema, įskaitant energijos kaupimo vienetą.
Prie įvairių kūno dalių pritvirtinti jutikliai sugebėjo stebėti biomechaninius judesius, tokius kaip sąnarių judesiai ir eisenos modeliai. Skirtingų kūno dalių judesiai sukeldavo kontaktinį elektrifikavimą tarp triboelektrinių sluoksnių, generuodami specifinius elektros signalus, atitinkančius skirtingus judesius. Tai atveria didelį potencialą sveikatos priežiūros ir fizinės reabilitacijos specialistams.
„Šis darbas atskleidžia įdomias galimybes paversti maisto atliekas į pridėtinės vertės įrenginius ir medžiagas. Tai galėtų padėti sumažinti atliekas ir papildyti nenaujinamus išteklius, taip prisidedant prie ilgalaikės tvarumo. Mes ir toliau tyrinėsime daugiau galimybių perdirbti maisto ir žemės ūkio atliekas“, – teigė Y. C. Wang.
