Brugte kaffepuder kan genbruges til fremstilling af filamenter til 3D-udskrivning

Genudgivet af Platon

Abonnenter: 0

kaffe-puder-projekt — Brugte pods og eksempler på dele produceret ved 3D-print (billedkredit: Bruno Campos Janegitz/UFSCar).

Plasten i brugte kaffepuder kan genbruges til fremstilling af filament til 3D-printere, ifølge britiske og brasilianske forskere, der hævder at have testet en proces til at gøre det med succes. Løsningen fremgår af en ny artikel offentliggjort i tidsskriftet ACS Sustainable Chemistry & Engineering

"Vi producerede nye ledende og ikke-ledende filamenter fra affald af polymælkesyre [PLAN] fra brugte kaffemaskinepuder. Der er mange applikationer til disse filamenter, herunder ledende dele til maskiner og sensorer." Bruno Campos Janegitz, en medforfatter til artiklen, fortalte São Paulo Research Foundation (Agência FAPESP). Janegitz leder Sensors, Nanomedicine and Nanostructured Materials Laboratory (LSNano) ved Federal University of São Carlos (USFCar).

Projektet involverede forskningsgrupper i Brasilien ved Federal University of São Carlos (USFCar) og State University of Campinas (UNICAMP) og i Storbritannien ved Manchester Metropolitan University (MMU).

Brasilien er verdens førende producent og eksportør af kaffe, såvel som dets næststørste forbruger efter USA. Selvom det meste kaffe, der indtages i Brasilien, er af lav kvalitet (Coffea canephora, også kendt som robusta-kaffe, med en høj andel af defekter og urenheder skjult af høj ristning af bønner og masser af sukker eller sødemiddel i koppen), er efterspørgslen efter gourmet- og specialkaffe støt stigende.

Bestående af udvalgte arabicabønner (Coffea arabica) med en lavere ristning for at bevare deres naturlige sukkerarter, aroma og smag, scorer gourmetkaffe 75-80 på den skala, der bruges af Brazilian Coffee Industry Association (ABIC), som går fra 0 til 100. Specialkaffe skal også have det, der kaldes en socio-miljøcertificering og score mindst 80 på den skala, der bruges af Brazilian Specialty Coffee Association (BSCA).

Kvaliteten af drikkevaren afhænger også af, hvordan den tilberedes, og mange brasilianere er begyndt at bruge cafetière (også kendt som fransk presse) eller Moka-gryde med komfur (kaffe på italiensk) i stedet for det traditionelle stof- eller papirfilter. Bærbare elektriske espressomaskiner, der bruger pods, er også stadig mere populære, omend langt dyrere. Problemet med sidstnævnte er, hvad man skal gøre med brugte bælg.

Selvom der findes genanvendelige pods, og nogle leverandører fremmer genbrug af aluminium pods, smider de fleste forbrugere bare brugte pods i skraldespanden, især hvis de er lavet af plastik. I betragtning af alle de involverede faktorer, beregninger lavet af São Paulo State Technological Research Institute (IPT) viser, at "en kop podkaffe kan være så meget som 14 gange mere skadelig for miljøet end en kop filterkaffe".

For at udvikle anvendelser for dette affald producerede forskerne elektrokemiske celler med ikke-ledende filamenter af PLA og elektrokemiske sensorer med ledende filamenter, der er fremstillet ved at tilføje carbon black til PLA. Carbon black er en parakrystallinsk form for kulstof, der skyldes ufuldstændig forbrænding af kulbrinter. "De elektrokemiske sensorer blev brugt til at bestemme andelen af koffein i sort te og arabica kaffe," forklarede Janegitz.

Produktion af filament er relativt enkel, tilføjede han. "Vi opnår det ikke-ledende materiale blot ved at vaske og tørre PLA-puder efterfulgt af varm ekstrudering. For at opnå det ledende materiale tilsætter vi kønrøg før opvarmning og ekstrudering. Det ekstruderede materiale afkøles derefter og spoleres for at producere filamentet af interesse,” forklarede han.

Processen er et godt eksempel på den cirkulære økonomi, hvor affald produceret af en økonomisk aktivitet ikke behandles som et problem, der skader miljøet, men omdannes til ressourcer for at gennemføre en anden aktivitet. "Polymerbasen opnået fra brugte bælg kan generere enheder med en stor merværdi," sagde Janegitz.

Med Cristiane Kalinke, der har en ph.d. i analytisk kemi og er forsker ved UNICAMP, Janegitz deltog i undersøgelsen, mens han var på forskerpraktik i udlandet under supervision af Craig Banks, professor ved MMU og sidste forfatter til artiklen. Janegitz blev støttet af FAPESP via en Tematisk projekt og en forskningsstipendium i udlandet. Kalinke blev støttet af et legat til en forskningspraktik i udlandet. Juliano Alves Bonacin, en professor ved UNICAMP, deltog også i undersøgelsen.