Использованные кофейные капсулы можно переработать для производства нитей для 3D-печати

Переиздано Платоном

Читают: 0

проект «кофе-стручки» — Использованные капсулы и примеры деталей, изготовленных с помощью 3D-печати (изображение предоставлено: Бруно Кампос Янегитц/UFSCar).

По мнению британских и бразильских исследователей, которые утверждают, что успешно протестировали этот процесс, пластик в использованных кофейных капсулах можно переработать для изготовления нити для 3D-принтеров. Решение появится в новой статье. опубликованный В журнале ACS Устойчивая химия и инженерия

«Мы произвели новые проводящие и непроводящие нити из отходов полимолочной кислоты [PLA] из использованных капсул кофемашин. Эти нити находят множество применений, включая токопроводящие детали машин и датчиков». Бруно Кампос Янегиц, соавтор статьи, рассказал Исследовательскому фонду Сан-Паулу (Agência FAPESP). Янегиц возглавляет Лабораторию датчиков, наномедицины и наноструктурированных материалов (LSNano) Федерального университета Сан-Карлоса (USFCar).

В проекте участвовали исследовательские группы в Бразилии в Федеральном университете Сан-Карлоса (USFCar) и Государственном университете Кампинаса (UNICAMP), а также в Соединенном Королевстве в Манчестерском столичном университете (MMU).

Бразилия является ведущим производителем и экспортером кофе в мире, а также вторым по величине его потребителем после США. Хотя большая часть кофе, потребляемого в Бразилии, низкого качества (Coffea canephora, также известный как кофе робуста, с высокой долей дефектов и примесей, маскируемых высокой обжаркой зерен и большим количеством сахара или подсластителя в чашке), спрос на кофе для гурманов и спешелти неуклонно растет.

Состоит из отборных зерен арабики (Coffea arabica ) с более низкой обжаркой, чтобы сохранить натуральный сахар, аромат и вкус, кофе для гурманов набирает 75-80 баллов по шкале, используемой Бразильской ассоциацией кофейной индустрии (АБИК), который принимает значения от 0 до 100. Спешиэлти кофе также должен иметь так называемую социально-экологическую сертификацию и набирать не менее 80 баллов по шкале, используемой Бразильской ассоциацией спешиэлти кофе (БГКА).

Качество напитка также зависит от того, как он приготовлен, и многие бразильцы начали использовать кофейник (также известный как френч-пресс) или горшок для приготовления мока на плите (кофейник по-итальянски) вместо традиционного тканевого или бумажного фильтра. Портативные электрические кофемашины для приготовления эспрессо, в которых используются капсулы, также становятся все более популярными, хотя и гораздо дороже. Проблема с последним заключается в том, что делать с использованными капсулами.

Хотя существуют многоразовые капсулы, и некоторые поставщики поощряют переработку алюминиевых капсул, большинство потребителей просто выбрасывают использованные капсулы в мусорное ведро, особенно если они сделаны из пластика. Учитывая все факторы, связанные с этим, расчеты Исследования Государственного технологического исследовательского института Сан-Паулу (IPT) показывают, что «чашка капсульного кофе может нанести в 14 раз больший вред окружающей среде, чем чашка фильтрованного кофе».

Чтобы найти применение этим отходам, исследователи создали электрохимические элементы с непроводящими нитями PLA и электрохимические датчики с проводящими нитями, приготовленными путем добавления технического углерода к PLA. Углеродная сажа — паракристаллическая форма углерода, образующаяся в результате неполного сгорания углеводородов. «Электрохимические датчики использовались для определения доли кофеина в черном чае и кофе арабика», — пояснил Янегитц.

Производство нити относительно простое, добавил он. «Мы получаем непроводящий материал, просто промывая и высушивая капсулы PLA с последующей горячей экструзией. Чтобы получить проводящий материал, мы добавляем углеродную сажу перед нагревом и экструзией. Затем экструдированный материал охлаждают и наматывают на катушку для получения интересующей нити», — пояснил он.

Этот процесс является хорошим примером экономики замкнутого цикла, в которой отходы, образующиеся в результате экономической деятельности, не рассматриваются как проблема, наносящая вред окружающей среде, а преобразуются в ресурсы для осуществления другой деятельности. «Полимерная основа, полученная из использованных капсул, может создавать устройства с большой добавленной стоимостью», — сказал Янегитц.

Доступно Кристиан КалинкеЯнегитц, имеющий докторскую степень в области аналитической химии и научный сотрудник UNICAMP, участвовал в исследовании во время исследовательской стажировки за границей под руководством Крейга Бэнкса, профессора MMU и последнего автора статьи. Янегитц получил поддержку от FAPESP через Тематический проект и еще один исследовательская стипендия за границей. Калинке была поддержана стипендией на научная стажировка за рубежом. Жулиано Алвес Бонасин, профессор UNICAMP, также принял участие в исследовании.