Denna schematiska representation illustrerar processen att förvandla bagasse till kolkvantprickar. Kredit:Elsevier
Från Storbritannien till Mexiko, länder överväger sockerskatter för att minska konsumtionen och stävja den globala fetmaepidemin. Under 2014, cirka 600 miljoner människor, ungefär dubbelt så många som USA, var överviktiga. Ta itu med problemet tidigare i år, Världshälsoorganisationen pekade finger på hög sockerkonsumtion, i synnerhet genom sockersötade drycker.
På samma gång, sockerindustriföreningar och sockerrörsodlare varnar för enorma jobbförluster om länder avskräcker sina medborgare från att konsumera socker. I Sydafrika, till exempel, industrin varnar för att en påhittad sockerskatt kommer att sänka minst 60, 000 jobb.
Men nu, Indiska forskare har hittat en ny användning för sockerrörsmassa, som en källa till högfluorescerande kolkvantprickar, i en studie publicerad i Tillämpad ytvetenskap . Denna alternativa användning av sockerrörsavfall, eller bagasse, kan inte bara minska mängden jordbruksavfall som förorenar miljön utan erbjuder också en ny intäktsström för bönderna.
"I vår studie, vi utvecklade en enkel, låg kostnad och effektiv metod för grön syntes av fluorescerande kolkvantprickar från sockerrörsbagass, " säger Dr Ravi Shankaran Dhesingh, medförfattare till uppsatsen och docent vid National Center for Nanoscience and Nanotechnology vid University of Madras, Chennai, Indien.
Dessa prickar är små kolnanopartiklar, som är cirka fyra nanometer tvärs över. För en idé om skala, 110 miljarder av dessa prickar, mer än antalet stjärnor i Vintergatan, skulle passa på huvudet av en stift.
Eftersom de avger ljus och är giftfria, kolkvantprickar kan fungera som biosensorer, i lysdioder och till och med för att leverera läkemedel runt människokroppen. Till exempel, forskare har injicerat vätskor som innehåller kolkvantprickar i en levande kropp för att avbilda den från insidan.
Denna forskning visar en ny metod för att producera dessa mångsidiga nanopartiklar. Till att börja med, det indiska laget skar sockerrörsbagassen i små bitar och soltorkade den i sex dagar. Efter att ha bränt den torra bagassen, de oxiderade och exfolierade den kemiskt.
Även om detta tillvägagångssätt ger en användbar substans, det tar också bort jordbruksavfall från miljön. Mer än 90 länder producerar sockerrör, och i förlängningen, sockerrörsavfall. "Enorma mängder jordbruksrester – risskal, sockerrörsbagasse och kokosnötskal – produceras årligen runt om i världen, och dessa är mycket underutnyttjade, " sa Dr Shankaran.
För att göra socker, maskiner krossar sockerrörsstjälkarna för att frigöra den sockerhaltiga juicen inuti dem. Denna juice, när det torkat och kristalliserat, kommer att bli sockret du stoppar i ditt kaffe. Men vart tredje ton sockerrör som krossas för att producera socker i en fabrik kommer att ge ungefär ett ton bagasse.
Det har gjorts många försök att använda sockerrörsbagasse, men det är ett svårt material att arbeta med. Den är olämplig för papperstillverkning eftersom den är väldigt trådig. Det används ofta som biobränsle, men ungefär hälften av bagassen är oanvändbar för detta eftersom den är för blöt. "Omvandling av fast avfall – oavsett om det är jordbruks-, mat, hushåll eller industri – är ett viktigt forskningsområde, "Dr. Shankaran förklarade. "Nanoteknik är det senaste området som ger möjlighet att skapa nya material för högpresterande tillämpningar från sådant avfall."
Med tanke på de minskande marginalerna för sockerrörsproducenter, nanomaterial skulle kunna ge ett svar för både miljön och industrin. "Omvandlingen av fast avfall till funktionella nanomaterial ger en ny väg inom hantering av fast avfall, såväl som vid produktion av nya material, " tillade Dr. Shankaran.
Viktigt, dessa sockerrörskolkvantprickar är lika bra som de som gjorts med andra metoder. Studien visar att de är lika fluorescerande och biokompatibla som andra kolkvantprickar.
Medan sockret faller i onåd runt om i världen, sockerrörsrester håller på att bli en användbar vara. "Detta jordbruksavfall är en förnybar och hållbar resurs, vilket gör verket till ett lovande exempel på begreppet avfall till rikedom, " avslutade Dr. Shankaran.