Mer än 20 miljoner människor går ombord på kryssningsfartyg varje år för att njuta av lite vila och avkoppling. De lyckliga resenärerna applicerar rikligt med solskyddsmedel innan de solar sig på däck, medan fartygets invecklade maskineri tjuter fram, driva fartyget mot okända destinationer.

Nu, ett nystartat företag vid University of Delaware, kallas RiKarbon, Inc., kan ha ett sätt att göra båda dessa aktiviteter grönare.

Forskare på RiKarbon kombinerar växtrester och naturliga oljor, genom kemi, att konstruera en biobaserad olja som kan användas som ett förnybart alternativ till typiska petroleumbaserade resurser som används i allt från populära hudkrämer och solskyddsmedel till smörjmedel för frakt, lantbruk, livsmedelsförädling och vattenkraftproduktion, bland annat.

Den miljövänliga oljan är gjord av cirka 50 procent biomassa, som gräs, majsskal och träflis, och 50 procent vanlig matolja, såsom vegetabilisk eller kokosolja.

"Om vi ​​kan använda förnybara källor, det kommer att minimera trycket på petroleum samtidigt som det minskar vårt koldioxidavtryck och skapar en hållbar användning av enorma mängder tillgänglig biomassa, " sa RiKarbons grundare Basudeb Saha. Enligt en rapport från 2016 US Department of Energy, mer än 130 miljoner torra ton biomassa från avfallsresurser går oanvända varje år.

Grönare kosmetika

Fokus på kosmetikaindustrin kommer från de potentiellt skadliga ingredienserna som ingår i populära hudlotioner och solkrämer för att ge förbättrat solskydd och andra fördelar. När den tvättas av med vatten, ingredienser som inte är vattenlösliga skapar föroreningar i våra vattenströmmar som kan vara skadliga för miljön. Till exempel, solskyddsmedel som sköljs av i havet kan påverka utvecklingen av marina organismer, som hästskokrabbor, och försämrar ömtåliga ekosystem som finns i korallrev.

Konsumenternas intresse för att minska skadliga ingredienser kopplade till hälsoproblem, till förmån för säkrare, förnybara ingredienser, driver också förändringar.

"Vi läser sällan någon av informationen kring de produkter vi använder, sa Saha, som också är biträdande chef för forskning vid det UD-ledda Catalysis Center for Energy Innovation (CCEI). "Vi är alla okunniga om vad som faktiskt finns inuti dem, även om vi gör det till en punkt att använda solskyddsmedel när vi går till stranden och andra ställen. Om vi ​​kan använda vår produkt för att ersätta de skadliga ingredienserna, vi kan hjälpa miljön och tjäna konsumenten."

Tillämpningar i smörjmedel

Ett framväxande användningsområde för RiKarbons miljövänliga teknologi ligger i smörjmedel – en industri på 60 miljarder dollar. Smörjmedel används för att hålla lager, växlar, thrusters, motorer och andra mekaniska delar går smidigt i allt från fartyg till vindturbiner, flygplan, bilar och jordbruksutrustning.

"Det finns ett stort behov av miljömässigt acceptabla smörjmedel för applikationer där petroleumbaserade produkter kan leda till miljöutmaningar som är kostsamma att sanera, sa Saha.

Enligt en rapport från 2011 från Environmental Protection Agency, upp till 16 miljoner liter petroleumsmörjmedel per år släpps av misstag ut i havet på grund av läckage och vårdslöst bortskaffande av smörjmedel från marina fartyg, kryssningsfartyg och turbiner för vattenkraftproduktion. Detta är 1,5 gånger mängden olja som spilldes ut i Exxon Valdez-katastrofen 1983, där ett tankfartyg slog ett rev i Alaskas Prince William Sound, dumpade 11 miljoner liter råolja i vattnet. De skadliga miljöeffekterna på marina organismer och ömtåliga ekosystem är betydande, orsakar växande oro och föranleder sökandet efter säkrare alternativ.

RiKarbon

Startupföretaget växte ur Sahas arbete på CCEI, ett energifrontforskningscenter inrymt vid UD och finansierat av Department of Energy, som fokuserar på förnybar energiteknik som härrör från icke-livsmedelsbiomassa.

"Under det senaste decenniet, CCEI och andra som arbetar med att omvandla biomassa till kemikalier har utvecklat så kallade "drop-in-material" som kan användas som en direkt ersättning för konventionella produkter erhållna med petroleum, "Men biomassabearbetning är dyrt, så metoder måste vara ekonomiskt lönsamma för att kunna användas."

Biomassa är växtmaterial som har brutits ner från ett fast ämne till en vätska. Biomassa byggstenar, dock, är små molekyler som bara innehåller ett fåtal kolatomer. För att ersätta de kolhaltiga molekylerna som finns i kosmetiska oljor eller smörjmedel, dessa lägre kolmolekyler måste "kopplas" eller sys ihop för att skapa förnybara, högpresterande produkter som erbjuder en stor vinst jämfört med sina petroleumbaserade kamrater när det gäller tillämpningar, toxicitet och miljöeffekter.

På RiKarbon – vilket innebär att revolutionera kolet – kombinerar forskargruppen kolmolekyler från naturliga oljor, som vegetabilisk eller kokosolja, med de från växtmaterial, känd vetenskapligt som lignocellulosabiomassa, från majsskal, gräs eller träd genom en energieffektiv reaktion för att skapa större molekyler. Forskarna använder nya katalysatorer för att påskynda kemiska reaktioner som gör att de kan sammanfoga det tillgängliga kolet från dessa molekyler och använda det till något nytt, I detta fall, den förnybara oljan.

Den fysiska produkten ser ut som vatten men det är faktiskt en trögflytande olja som lätt blandas med andra tillsatser, ger en fördel gentemot petroleumbaserade oljor. Processen som RiKarbon har utvecklat är flexibel, för, gör det möjligt för förnybara oljor med distinkt olika strukturer och egenskaper att uppfylla ett brett spektrum av specifikationer.

Teamet fick nyligen $150, 000 i finansiering från U.S. Small Business Administrations Small Business Technology Transfer-program (STTR) - Department of Energy, en injektion som gör det möjligt för teamet att arbeta med att utveckla miljömässigt acceptabla smörjmedel för vattenkraft, en koldioxidsnål källa för elproduktion.

UD-stödnyckel till framgång för hållbar start

Att få igång ett startup-företag är ingen soloarresa. Det kräver mer än en idé och en beslutsamhet att ta akademisk labbforskning till marknaden, Saha sa, pekar ut många andra över campus och staten som har stöttat RiKarbons framgångar bakom kulisserna.

Deltar i Horn Entrepreneurships Blue Hen Proof-of-Concept-program, till exempel, hjälpte RiKarbon-teamet att få kontakt med andra för att lära sig om att skapa ett nystartat företag, förfina sina presentationsfärdigheter och ansöka om att delta i National Science Foundation (NSF) Innovation Corps (I-Corps) program, som hjälper forskare och ingenjörer som har teknologier med potential att växa från universitetslaboratoriet mot kommersialisering. Beväpnad med $50, 000 i NSF-finansiering, RiKarbon-teamet kommer att delta i I-Corps vintern 2019.

Sedan var det långa diskussioner med tekniköverföringsproffs på UD:s kontor för ekonomisk innovation och partnerskap där Saha fick fart på avslöjande av uppfinningar, patenterbarhet, licensiering och teknikens värde på marknaden. Delaware Small Business Development Center hjälpte RiKarbon-teamet, för, i att utveckla sin webbplats, genomföra marknadsundersökningar och förstå affärslogistik. Till sist, en $50, 000 Entrepreneur Proof of Concept (EPoC)-pris från Delaware Bioscience Center for Advanced Technology, med stöd av delstaten Delaware, kommer att hjälpa RiKarbon att utöka upptäckten av nya produkter.

"Utan all denna hjälp, RiKarbon skulle inte vara där den är idag, sa Saha.

För närvarande, Saha arbetar med flera företag för att utvärdera och testa 100 procent biobaserade förnybara oljor i de nuvarande produktformuleringarna som används i produkter för personlig vård och smörjmedel. Än så länge, tidig feedback har varit positiv, och saker och ting ser inte ut att sakta ner snart.

"Vi har anställt två anställda, hyrt utrymme i UD:s STAR Campus-inkubator och överväger sätt att skala upp produkten, sa Saha.

I annat arbete, Saha arbetar med teknologier för att driva flygindustrin med biobaserade bränslen. Han utsågs nyligen till Biomass Research and Development Technical Advisory Committee (TAC), ett bioenergikonsortium bestående av ämnesexperter och beslutsfattare från statliga och federala myndigheter, där han hoppas kunna bidra med information om framtida bioenergibehov, med ett öga mot bioekonomin.