يمكن إعادة تدوير كبسولات القهوة المستخدمة لإنتاج خيوط للطباعة ثلاثية الأبعاد | إنفيروتيك

يمكن إعادة تدوير البلاستيك الموجود في كبسولات القهوة المستخدمة لصنع خيوط للطابعات ثلاثية الأبعاد، وفقًا لباحثين بريطانيين وبرازيليين يزعمون أنهم نجحوا في اختبار عملية للقيام بذلك. الحل يظهر في مقال جديد نشرت في مجلة الكيمياء والهندسة المستدامة ACS

"لقد أنتجنا خيوطًا موصلة وغير موصلة جديدة من نفايات حمض البوليلاكتيك [جيش التحرير الشعبى الصينى] من كبسولات ماكينة القهوة المستعملة. هناك العديد من التطبيقات لهذه الخيوط، بما في ذلك الأجزاء الموصلة للآلات وأجهزة الاستشعار. برونو كامبوس جانيجيتزوقال أحد مؤلفي المقال لمؤسسة ساو باولو للأبحاث (Agência FAPESP). يرأس جانيجيتز مختبر أجهزة الاستشعار والطب النانوي والمواد ذات البنية النانوية (LSNano) في جامعة ساو كارلوس الفيدرالية (USFCar).

وتضمن المشروع مجموعات بحثية في البرازيل في جامعة ساو كارلوس الفيدرالية (USFCar) وجامعة ولاية كامبيناس (UNICAMP)، وفي المملكة المتحدة في جامعة مانشستر متروبوليتان (MMU).

البرازيل هي أكبر منتج ومصدر للبن في العالم، وكذلك ثاني أكبر مستهلك لها بعد الولايات المتحدة. على الرغم من أن معظم القهوة المستهلكة في البرازيل منخفضة الجودة (بأصل جذر نبتة البن القصبي (Coffea canephora)،، المعروفة أيضًا باسم قهوة روبوستا، والتي تحتوي على نسبة عالية من العيوب والشوائب المقنعة من خلال التحميص العالي للحبوب والكثير من السكر أو المُحلي في الكوب)، يتزايد الطلب على القهوة الفاخرة والقهوة المتخصصة بشكل مطرد.

تتكون من حبوب أرابيكا مختارة (قهوة الأرابيكا) مع درجة تحميص أقل للحفاظ على سكرياتها الطبيعية ورائحتها ونكهتها، تحصل القهوة الفاخرة على 75-80 درجة على المقياس الذي تستخدمه جمعية صناعة القهوة البرازيلية (أبيك)، والتي تتراوح من 0 إلى 100. يجب أن تحصل القهوة المتخصصة أيضًا على ما يسمى بالشهادة الاجتماعية والبيئية وأن تسجل 80 على الأقل على المقياس الذي تستخدمه جمعية القهوة المتخصصة البرازيلية (بكالوريوس العلوم).

تعتمد جودة المشروب أيضًا على كيفية تحضيره، وقد بدأ العديد من البرازيليين في استخدام الكافتيريا (المعروفة أيضًا باسم الصحافة الفرنسية) أو وعاء الموكا الموجود على الموقد (القهوة باللغة الإيطالية) بدلاً من مرشح القماش أو الورق التقليدي. كما تحظى آلات الإسبريسو الكهربائية المحمولة التي تستخدم الكبسولات بشعبية متزايدة، وإن كانت أكثر تكلفة بكثير. المشكلة مع الأخير هي ما يجب فعله بالقرون المستعملة.

على الرغم من وجود كبسولات قابلة لإعادة الاستخدام وترويج بعض الموردين لإعادة تدوير كبسولات الألومنيوم، إلا أن معظم المستهلكين يرمون الكبسولات المستعملة في سلة المهملات، خاصة إذا كانت مصنوعة من البلاستيك. مع الأخذ في الاعتبار جميع العوامل المعنية، الحسابات أظهرت دراسة أجراها معهد ولاية ساو باولو للبحوث التكنولوجية (IPT) أن "فنجانًا من القهوة يمكن أن يكون أكثر ضررًا بالبيئة بما يصل إلى 14 مرة من فنجان من القهوة المفلترة".

ولتطوير استخدامات هذه النفايات، أنتج الباحثون خلايا كهروكيميائية ذات خيوط غير موصلة من PLA وأجهزة استشعار كهروكيميائية ذات خيوط موصلة تم إعدادها عن طريق إضافة أسود الكربون إلى PLA. أسود الكربون هو شكل شبه بلوري من الكربون ينتج عن الاحتراق غير الكامل للهيدروكربونات. وأوضح جانيجيتز: "تم استخدام أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية لتحديد نسبة الكافيين في الشاي الأسود والقهوة العربية".

وأضاف أن إنتاج الخيوط بسيط نسبيا. "نحصل على المادة غير الموصلة ببساطة عن طريق غسل وتجفيف كبسولات PLA، يليها البثق الساخن. للحصول على المادة الموصلة، نضيف أسود الكربون قبل التسخين والبثق. وأوضح أن المادة المبثوقة يتم بعد ذلك تبريدها وتخزينها مؤقتًا لإنتاج الفتيل المطلوب.

وتعد هذه العملية مثالا جيدا للاقتصاد الدائري، حيث لا يتم التعامل مع النفايات الناتجة عن النشاط الاقتصادي على أنها مشكلة تضر بالبيئة بل يتم تحويلها إلى موارد لتنفيذ نشاط آخر. وقال جانيجيتز: "إن قاعدة البوليمر التي يتم الحصول عليها من القرون المستخدمة يمكن أن تولد أجهزة ذات قيمة مضافة كبيرة".

بدافع  كريستيان كالينكي، الذي حصل على درجة الدكتوراه في الكيمياء التحليلية وهو باحث في UNICAMP، شارك جانيجيتز في الدراسة أثناء تدريبه البحثي في ​​الخارج تحت إشراف كريج بانكس، الأستاذ في جامعة MMU والمؤلف الأخير للمقالة. تم دعم Janegitz بواسطة FAPESP عبر ملف مشروع مواضيعي و منحة بحثية في الخارج. تم دعم Kalinke بمنحة دراسية لـ التدريب البحثي في ​​الخارج. جوليانو ألفيس بوناسين، أستاذ في UNICAMP، شارك أيضًا في الدراسة.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• أفلاطونايستريم. ذكاء بيانات Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• سك المستقبل مع أدرين أشلي. الوصول هنا.
• شراء وبيع الأسهم في شركات ما قبل الاكتتاب مع PREIPO®. الوصول هنا.
• المصدر https://envirotecmagazine.com/2023/05/19/used-coffee-pods-can-be-recycled-to-produce-filaments-for-3d-printing/