Gebruikte koffiepads kunnen worden gerecycled om filamenten te produceren voor 3D-printen

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

koffiepads-project — Gebruikte pods en voorbeelden van onderdelen geproduceerd door 3D-printen (afbeelding tegoed: Bruno Campos Janegitz/UFSCar).

Het plastic in gebruikte koffiepads kan worden gerecycled om filament voor 3D-printers te maken, aldus Britse en Braziliaanse onderzoekers die beweren met succes een proces hiervoor te hebben getest. De oplossing verschijnt in een nieuw artikel gepubliceerde in het tijdschrift ACS Duurzame Chemie & Engineering

“We produceerden nieuwe geleidende en niet-geleidende filamenten uit afval van polymelkzuur [PLA] van gebruikte koffiepads. Er zijn veel toepassingen voor deze filamenten, waaronder geleidende onderdelen voor machines en sensoren.” Bruno Campos Janegitz, een co-auteur van het artikel, vertelde de São Paulo Research Foundation (Agência FAPESP). Janegitz leidt het Sensors, Nanomedicine and Nanostructured Materials Laboratory (LSNano) aan de Federale Universiteit van São Carlos (USFCar).

Bij het project waren onderzoeksgroepen betrokken in Brazilië aan de Federale Universiteit van São Carlos (USFCar) en de Staatsuniversiteit van Campinas (UNICAMP), en in het Verenigd Koninkrijk aan de Manchester Metropolitan University (MMU).

Brazilië is 's werelds grootste producent en exporteur van koffie, en na de Verenigde Staten de grootste consument. Hoewel de meeste koffie die in Brazilië wordt geconsumeerd, van lage kwaliteit is (Coffea Canephora, ook bekend als Robusta-koffie, met een groot aantal gebreken en onzuiverheden, vermomd door een hoge branding van de bonen en veel suiker of zoetstof in het kopje), groeit de vraag naar gourmet- en speciale koffiesoorten gestaag.

Bestaande uit geselecteerde arabicabonen (Coffea arabica) met een lagere branding om hun natuurlijke suikers, aroma en smaak te behouden, scoren gourmetkoffies 75-80 op de schaal die wordt gebruikt door de Brazilian Coffee Industry Association (ABIC), die loopt van 0 tot 100. Koffiespecialiteiten moeten ook een zogenaamde sociaal-ecologische certificering hebben en minimaal 80 scoren op de schaal die wordt gebruikt door de Brazilian Specialty Coffee Association (BSCA).

De kwaliteit van de drank hangt ook af van de manier waarop deze wordt bereid, en veel Brazilianen zijn begonnen met het gebruik van de cafetière (ook bekend als Franse pers) of de Moka-pot op het fornuis (koffiezetapparaat in het Italiaans) in plaats van het traditionele stoffen of papieren filter. Draagbare elektrische espressomachines die gebruik maken van pads worden ook steeds populairder, zij het veel duurder. Het probleem met dit laatste is wat te doen met gebruikte peulen.

Hoewel er herbruikbare peulen bestaan en sommige leveranciers recycling van aluminium peulen bevorderen, gooien de meeste consumenten gebruikte peulen gewoon in de vuilnisbak, vooral als ze van plastic zijn gemaakt. Gezien alle factoren die een rol spelen, berekeningen Uit onderzoek van het São Paulo State Technological Research Institute (IPT) blijkt dat “een kopje koffiepads maar liefst 14 keer schadelijker kan zijn voor het milieu dan een kopje filterkoffie”.

Om toepassingen voor dit afval te ontwikkelen, produceerden de onderzoekers elektrochemische cellen met niet-geleidende filamenten van PLA en elektrochemische sensoren met geleidende filamenten, bereid door carbon black aan het PLA toe te voegen. Carbon black is een parakristallijne vorm van koolstof die het gevolg is van onvolledige verbranding van koolwaterstoffen. “De elektrochemische sensoren werden gebruikt om het cafeïnegehalte in zwarte thee en arabicakoffie te bepalen”, legt Janegitz uit.

De productie van filament is relatief eenvoudig, voegde hij eraan toe. “We verkrijgen het niet-geleidende materiaal eenvoudigweg door PLA-pods te wassen en te drogen, gevolgd door hete extrusie. Om het geleidende materiaal te verkrijgen, voegen we carbon black toe vóór verwarming en extrusie. Het geëxtrudeerde materiaal wordt vervolgens gekoeld en opgespoeld om het gewenste filament te produceren”, legt hij uit.

Het proces is een goed voorbeeld van de circulaire economie, waarin het afval dat door een economische activiteit wordt geproduceerd, niet wordt behandeld als een probleem dat schadelijk is voor het milieu, maar wordt omgezet in hulpbronnen om een andere activiteit te implementeren. “De polymeerbasis verkregen uit gebruikte pods kan apparaten genereren met veel toegevoegde waarde”, aldus Janegitz.

met Cristiane Kalinke, die een doctoraat heeft in analytische chemie en onderzoeker is bij UNICAMP, nam Janegitz deel aan het onderzoek terwijl hij op onderzoeksstage in het buitenland was onder supervisie van Craig Banks, een professor bij MMU en laatste auteur van het artikel. Janegitz werd ondersteund door FAPESP via a Thematisch project en onderzoeksbeurs in het buitenland. Kalinke werd ondersteund door een beurs voor a onderzoeksstage in het buitenland. Juliano Alves Bonacín, een professor aan UNICAMP, nam ook deel aan het onderzoek.