可持续食品科学:将食物垃圾转化为有用的产品

黄博士叫海波是一个食物浪费专家。作为一个助理教授弗吉尼亚理工大学食品科学与技术系主任,黄的研究侧重于寻找转换和重用食物垃圾和其他食品加工副产品转化为有价值的产品,如食品和动物饲料成分,生物燃料,甚至功能材料在电池使用。

取材料,否则将会丢弃,把他们变成有用的东西是一个强有力的例子可持续性和极其重要的一个行业产生巨大的浪费。在美国,食品浪费的数量估计30 - 40%的粮食供应,约每人220磅的食物浪费每年。黄的研究最终寻求降低这些数字和防止不必要的资源损失。将食物垃圾转变成任何一种有价值的产品可以防止剩菜被丢弃在垃圾填埋场,但黄有兴趣进一步关注这个链的后端,并积极寻找方法从食物垃圾生产产品,进而解决问题在其他领域。

黄的使命让他弗吉尼亚理工大学水界面跨学科研究生教育项目(IGEP)。水界面IGEP努力促进清洁和健康的水,造福人类健康。他发现机会将他的实验室的研究对食品废物利用的水质专家土木与环境工程集团IGEP创建产品,可以改善水质。他的两个博士生,清金和他竞争,抓住这个机会进行跨学科工作,混合食物垃圾的利用率和水的质量的提高。

用剩下的材料从葡萄酒产业提高水质

葡萄酒行业在弗吉尼亚州的迅速扩张这意味着有一个同样的越来越多的浪费是由当地的葡萄酒产业。酿酒过程称为的边角料葡萄果渣——固体残渣后留下的葡萄被用来生产葡萄酒。在以往的研究中,金葡萄果渣转换成几个有价值的产品包括葡萄籽油、茶多酚和生物燃料。然而,即使从葡萄果渣生产三个宝贵的材料后,大约50%的固体残渣仍为二次浪费。金想找到一种方法来使用整个果渣,没有剩余的废物丢弃。

帮助她在这种追求,金伸出杰森博士他,然后教授弗吉尼亚理工大学土木与环境工程系和成员IGEP水的界面。他们一起设计了一个计划使用剩下的葡萄果渣废弃物生产生物炭。

生物炭charcoal-like副产品,是由一个过程叫什么热解有机材料的加热,在缺乏氧气。生物炭可以吸附污染物在水里和他帮助指导金博士通过必要的步骤来测试不同的生物炭吸附铅的效率(Pb)。有许多污染物可能发现饮用水,但铅尤其常见,会造成一系列的负面健康影响在大量消耗。不同生物炭应用几种不同的治疗产生的样本葡萄果渣材料在不同温度下热解紧随其后。金发现了果渣处理和热解温度的最佳工艺条件。生物炭的结果显示超过90%的铅和铅浓度从水中去除效率的典型的发现与铅污染的饮水供应。

这个图表显示了一个简单的说明材料的流动的葡萄果渣转换过程。来源:清金。

金的生物炭与先前的努力恢复葡萄籽油、生物燃料、和茶多酚,黄的小组发现可持续使用整个酿酒过程中产生的垃圾。作为最后一步,金进行了技术经济分析评价这一过程的经济表现。结果表明,内部收益率生产葡萄籽油、茶多酚、生物炭是34%,投资回收期为2.5年,表明这个过程不仅会降低酿酒浪费,但也是有利可图的。希望这个葡萄果渣的过程转换成葡萄籽油、茶多酚和生物炭会扩大,作为榜样升级其他农工业的废物流,它提供了一个推动当地经济。

用剩下的材料从酿造工业提高水质

类似于葡萄酒行业,啤酒酿造工艺快速增长在美国。他竞争,另一个黄的研究生,想出一个项目将废料啤酒厂转化为附加值产品。具体地说,她有针对性的重用粮食从啤酒酿造过程作为一个养殖虾饮食中蛋白质成分取代鱼粉。鱼粉替代需要高蛋白质,所以他把花谷物富含蛋白质,富含纤维的产品。鱼粉是主要aquafeed蛋白质来源,但是供应已成为近年来有限。他的工作为水产养殖业提供了另一种蛋白质的来源而创建一个新的方式酿造工业废料管理。然而,她仍然需要找到一个用剩饭富含纤维的产品。

有一天,他与她的家人和他们提到水来自是个奇怪的颜色。做一些研究之后,她怀疑时髦的颜色是由高水平的溶解金属在她家的水。这将她的注意力转向了金的研究葡萄酒产业废弃物转换为剂的水污染物。

他伸出手来安德里亚·迪特里希博士副主任水界面跨学科研究生教育项目(IGEP)和土木与环境工程学系的教授,评估的可能性使用了粮食剩下富含纤维的产品提高水质。他的想法是把纤维材料转换成nanocellulose海绵,可以吸附多余的金属污染物在水里,像锰和铅。正如上面提到的,水高含铅量可能对人体健康有害。与高锰含量可能导致水难看的颜色和颗粒在水中不受欢迎的供人类食用。消费与锰含量高水长时间可能会导致失去注意力,记忆力,运动技能。

产品和使用来自花粒通过他的实验。信贷:竞争他

实验仍在进行,但早期的结果是有前途的技术,表明nanocellulose海绵去除饮用水中金属污染物。接下来的步骤是优化nanocellulose海绵的特点,其次是量化金属从水中去除。他再次示范工作的可持续性和创造性思维,帮助同时解决两个问题,减少浪费和改善水质。她渴望在未来继续应对这样的挑战。如今“可持续性是一个重要的话题,和领域充满了挑战和机遇,所以我认为这是正确的方式去对我作为一个研究人员,”她说。

跨学科研究的力量

黄非常满意这两个项目是由他的学生和识别的好处IGEP参与水界面。“在食品科学部门,我们很少关心——也许饮用水——但不要浪费水或其他问题,所以这是一个很好的机会,可以让我的学生进入另一个领域打开他们的眼睛和他们的视野,”他说。

这些类型的项目不可能没有跨学科研究。通过结合来自多个领域的思想和技能,他和金的研究都是过渡性的解决方案来解决问题,往往被视为完全独立。

跨学科研究有许多已知的好处和预计将继续在未来越来越受欢迎。迪特里希很兴奋的前景。跨边界”思维指导解决方案对其传统的方法问题,因此成熟产生独特的结果,”她说。

IGEP除了促进更有效的研究,可以提高学生的学习。金将此归因于一个接触不同的知识和思维方式存在于不同的大学院系。”如果我没有加入了IGEP,我不会有机会学习教授和学生在自己的专业领域。它对我来说是非常重要的研究者从不同的人学习不同的东西。”

通过参与水界面IGEP,金和他已经为研究人员和能携带他们的扩展知识和技能为他们在未来的研究和开拓进取的职业生涯。这也适用于许多其他学生参与水界面IGEP,弗吉尼亚理工大学的其他IGEPs,无数的跨学科研究和研究项目提供世界各地。随着世界继续扩大,所以也应该我们的观点。跨学科项目允许这种增长和将继续在未来科学的一个重要组成部分。