Ce 12

Nov 09, 2023

Après avoir vu le plastique polluer ses plages préférées année après année, Madison Checketts a décidé qu'il était temps d'agir

Jacques Germain

Contributeur du personnel

D'aussi loin qu'elle se souvienne, Madison Checketts a adoré la plage. Pourtant, lorsqu'elle fréquentait des étendues de la côte autour d'Escondido, en Californie, lors de vacances familiales annuelles, elle ne pouvait s'empêcher de remarquer toutes les bouteilles d'eau en plastique encombrant le sable et l'océan.

"La plage est l'un de mes endroits préférés où aller, et en voyant tout cela saccagé avec des bouteilles d'eau en plastique, j'ai juste senti que cela devait changer", a déclaré Checketts.

Après en avoir appris davantage sur la pollution plastique et les moyens de la réduire, elle a conçu ce qu'elle appelle l'Eco-Hero. La bouteille d'eau gélatineuse est en fait comestible.

L'élève maintenant âgée de 12 ans d'Eagle Mountain, dans l'Utah, a commencé à travailler sur le projet en octobre 2021 dans le cadre de l'expo-sciences de son école primaire. Après avoir été sélectionnée comme l'une des élèves de son école pour participer à l'expo-sciences du district scolaire, elle a remporté la première place à une expo-sciences d'État avant de passer à un concours national. En septembre, Checketts a été nommé l'un des 30 finalistes du concours Broadcom Masters 2022, le premier concours national de sciences, technologie, ingénierie et mathématiques (STEM) pour les collégiens. Là, elle était entourée d'autres jeunes inventeurs qui ont conçu des projets comme une main robotique télécommandée qui pourrait être utilisée dans des situations de catastrophe naturelle et un tapis d'accueil commandé au pied qui peut déverrouiller sans fil une porte pour aider les personnes souffrant d'arthrite et d'autres affections de la main.

Dans ses premières recherches, lorsque Checketts s'est demandé ce qu'elle pouvait faire pour rendre le monde meilleur, elle a immédiatement pensé à réduire la pollution plastique. Les produits en plastique comme les bouteilles d'eau sont conçus comme des objets à usage unique destinés à être jetés après usage. Les Américains consomment plus de 30 milliards de bouteilles d'eau en plastique par an, la grande majorité n'étant pas recyclée. Après avoir été jetées, les bouteilles d'eau en plastique finissent souvent dans l'océan, où circulent plus de 5,25 billions de déchets plastiques.

La pollution plastique dévaste les milieux marins et constitue une menace spécifique pour la faune marine. Des animaux comme les tortues - les préférées de Checkett - peuvent confondre les déchets plastiques avec des proies et les avaler, ce qui peut bloquer leur estomac, les rendre malades et causer d'autres dommages internes. Selon les conditions environnementales et les propriétés chimiques, les plastiques peuvent également libérer des produits chimiques toxiques et des contaminants dans l'océan.

Checketts est tombée sur un site Web axé sur la sphérification inverse - une méthode d'enfermement d'un liquide dans une membrane de gel - et s'est demandée si elle pouvait fabriquer une bouteille d'eau comestible en utilisant ce processus. La sphérification inversée a été popularisée par une équipe de chefs, de créatifs et de chercheurs du restaurant espagnol El Bulli en 2005. Le processus découle d'une autre technique culinaire mise au point dans les années 1940, appelée sphérification, utilisée pour créer des délices culinaires comme le "boba popping" dans le thé à bulles. boissons - dans lesquelles un liquide est transformé en une sphère semi-solide. Par rapport à la sphérification de base, la sphérification inverse permet au liquide enfermé dans la membrane de rester liquide plus longtemps. La sphère elle-même peut aussi être plus grande.

L'approche de Checketts était basée sur d'autres recherches sur Internet sur les méthodes de sphérification inverse. Elle s'est appuyée sur une réaction chimique entre deux additifs alimentaires courants : un sel appelé lactate de calcium et un polymère naturel présent dans les algues brunes appelé alginate de sodium. Lorsqu'ils sont mélangés, les produits chimiques forment une réticulation résultant en une membrane de gel qui emprisonne le liquide.

Après quelques essais et erreurs, Checketts a réalisé son prototype final en mélangeant du lactate de calcium, de la gomme de xanthane (un autre additif alimentaire et épaississant courant), du jus de citron et de l'eau dans un mélangeur. Elle a congelé la solution de lactate de calcium dans un moule rectangulaire, puis a placé le rectangle congelé dans une solution d'alginate de sodium, en le faisant tourner jusqu'à ce qu'une membrane commence à se former. Une fois la membrane complètement formée, après environ sept minutes, Checketts a retiré la membrane de forme ovale de la solution d'alginate de sodium et l'a placée dans un bain d'eau distillée pour empêcher la membrane de continuer à se former. Lorsqu'elle a laissé la bouteille d'eau comestible au réfrigérateur immergée dans un mélange de jus de citron et d'eau, cela a duré environ trois semaines avant que la membrane n'éclate.

L'Eco-Hero contient environ les trois quarts d'une tasse d'eau et coûte environ 1,20 $ à fabriquer. Fondamentalement, le consommateur mord un trou au sommet de la membrane gélatineuse, boit l'eau, puis mange la membrane ou la jette. En plus d'être comestible, l'Eco-Hero est également biodégradable. Checketts dit que la boisson a le goût de l'eau avec un soupçon de citron, et que la membrane comestible a la texture d'un ours gommeux et a un goût légèrement citronné mais n'a plus de goût lorsqu'elle est mâchée.

"Il a fallu beaucoup d'essais pour que la membrane soit suffisamment solide pour qu'elle ne saute pas dans mes mains", explique Checketts. "Souvent, quand j'essayais de le ramasser, il s'effondrait, et c'était l'un des plus gros problèmes."

Elle a testé diverses concentrations de lactate de calcium, d'alginate de sodium et de gomme xanthane pour obtenir les meilleurs résultats. L'ajout de gomme de xanthane à la solution de lactate de calcium a contribué à renforcer la membrane, mais elle dit que la couche externe et l'eau avaient un goût savonneux. Pour surmonter ce problème, elle a ajouté une cuillère à café de jus de citron à la solution de lactate de calcium pour améliorer le goût et le faire durer plus longtemps. L'idée d'ajouter du jus de citron à la solution d'eau et de l'utiliser comme conservateur pour la bouteille d'eau découle de son projet d'expo-sciences de cinquième année, qui visait à empêcher les fraises de moisir en les enrobant de jus de citron.

"Elle a appris que le travail acharné porte ses fruits, et je l'ai vu avec elle tout au long du processus et elle était parfois frustrée", a déclaré la mère de Checketts, Missy Checketts. "Je n'avais pas vraiment besoin de faire quoi que ce soit, juste la regarder essayer et essayer et essayer. La chose la plus importante que j'ai vue qu'elle a faite était simplement de continuer à essayer de nouvelles choses, et si cela ne fonctionnait pas, elle recherchait autre chose et puis réessayez."

Checketts n'est pas la première à concevoir une bouteille d'eau comestible, et certains de ses prédécesseurs ont influencé son travail. L'un de ces produits est la bouteille d'eau comestible Ooho développée en 2014 par les anciens étudiants en design de l'Imperial College de Londres, Rodrigo García González, Pierre Paslier et Guillaume Couche. Les concepteurs d'Ooho ont utilisé une méthode de sphérification inverse similaire à celle de Checketts, mais ils ont plutôt choisi d'utiliser du chlorure de calcium par opposition au lactate de calcium, et ils n'ont pas utilisé de jus de citron ou de gomme de xanthane. Checketts s'est inspirée de leur travail, mais elle voulait créer une bouteille d'eau comestible plus grande et plus durable. Les bouteilles d'eau Ooho contiennent environ 50 millilitres d'eau, tandis que l'Eco-Hero en contient quatre fois à environ 200 millilitres.

Daniel Rittschof, scientifique de l'environnement à l'Université Duke, dit qu'il a travaillé avec la technologie de sphérification inverse que Checketts a utilisée dans son projet et pense que son idée est bonne. "C'est le genre d'innovation que les gens doivent faire, et ils doivent trouver comment aller de l'avant", déclare Rittschof. "[Checketts] est sur la bonne voie, car elle veut faire une différence, et elle apprend la chimie et la biologie et un peu de commerce."

Sur le plan pratique, cependant, Rittschof se demande si la conception de la bouteille comestible fonctionnerait, ajoutant qu'il est important de considérer à quel point il est sûr de manger le récipient, quelles traces de différents produits chimiques se trouvent dans la bouteille, comment le produit être transporté d'un endroit à un autre sans se rompre et plus encore. "De mon point de vue, c'est une idée que si vous l'examinez pratiquement, l'idée de base ne fonctionnerait probablement pas, mais cela ne signifie pas que vous ne pourriez pas poursuivre l'idée jusqu'à ce qu'elle puisse fonctionner", dit-il. Plusieurs problèmes secondaires devraient être résolus avant que le produit puisse être vendu ou utilisé à grande échelle, ajoute Rittschof, mais le concept de pouvoir manger la bouteille d'eau est une "très bonne idée".

Dans ses temps libres, Checketts aime jouer au football, fabriquer des bijoux, dessiner et passer du temps avec sa famille et ses amis. Maintenant en septième année, elle espère exceller dans ses cours et commencer à penser à suivre des cours plus avancés l'année prochaine. Quand elle sera grande, elle veut trouver un moyen de combiner ses loisirs et ses études, et soit être ingénieure, designer ou joueuse de football.

Alors que Checketts réfléchit à l'avenir de l'Eco-Hero, elle dit qu'elle veut effectuer plus de tests pour améliorer la bouteille d'eau et la rendre refermable, plus solide et plus grande. Elle imagine que son invention pourrait être utilisée lors de marathons ou de courses - lorsque les coureurs s'arrêtent pour prendre de l'eau, ils pourraient attraper un Eco-Hero, boire de l'eau et manger ou jeter la membrane avant de continuer à courir. Dans l'ensemble, elle espère que l'éco-héros encourage les gens à penser de manière durable et à comprendre que chacun peut rendre le monde meilleur.

"Cela ne doit pas nécessairement être important", déclare Checketts. "[Les gens] peuvent encore faire une différence dans le monde, même si ce n'est que d'une petite manière."

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Jacques Germain | | EN SAVOIR PLUS

Jacquelyne Germain est reporter et ancienne stagiaire du magazine Smithsonian.