Begagnade kaffekapslar kan återvinnas för att producera filament för 3D-utskrift

Återutgiven av Platon

anhängare: 0

kaffe-pods-projekt — Begagnade kapslar och exempel på delar producerade med 3D-utskrift (bildkredit: Bruno Campos Janegitz/UFSCar).

Plasten i använda kaffekapslar kan återvinnas för att göra filament för 3D-skrivare, enligt brittiska och brasilianska forskare som hävdar att de framgångsrikt har testat en process för att göra det. Lösningen dyker upp i en ny artikel publicerade i tidskriften ACS hållbar kemi och teknik

"Vi producerade nya ledande och icke-ledande filament från avfallspolymjölksyra [PLA] från begagnade kaffebryggare. Det finns många applikationer för dessa filament, inklusive ledande delar för maskiner och sensorer. Bruno Campos Janegitz, en medförfattare till artikeln, berättade för São Paulo Research Foundation (Agência FAPESP). Janegitz leder Sensors, Nanomedicine and Nanostructured Materials Laboratory (LSNano) vid Federal University of São Carlos (USFCar).

Projektet involverade forskargrupper i Brasilien vid Federal University of São Carlos (USFCar) och State University of Campinas (UNICAMP), och i Storbritannien vid Manchester Metropolitan University (MMU).

Brasilien är världens ledande producent och exportör av kaffe, samt dess näst största konsument efter USA. Även om det mesta kaffe som konsumeras i Brasilien är av låg kvalitet (Coffea canephora, även känt som robusta-kaffe, med en hög andel defekter och föroreningar maskerade av hög rostning av bönor och mycket socker eller sötningsmedel i koppen), ökar efterfrågan på gourmet- och specialkaffe stadigt.

Bestående av utvalda arabicabönor (Coffea arabica) med en lägre rostning för att bevara deras naturliga sockerarter, arom och smak, får gourmetkaffe 75-80 på den skala som används av Brazilian Coffee Industry Association (ABIC), som går från 0 till 100. Specialkaffe måste också ha vad som kallas en socio-miljöcertifiering och få minst 80 på den skala som används av Brazilian Specialty Coffee Association (BSCA).

Kvaliteten på drycken beror också på hur den tillagas, och många brasilianare har börjat använda cafetièren (även känd som fransk press) eller Moka-grytan med spis (kaffebryggare på italienska) istället för det traditionella tyg- eller pappersfiltret. Bärbara elektriska espressomaskiner som använder kapslar blir också allt populärare, om än mycket dyrare. Problemet med det sistnämnda är vad man ska göra med använda baljor.

Även om återanvändbara kapslar finns och vissa leverantörer främjar återvinning av aluminiumkapslar, kastar de flesta konsumenter bara använda kapslar i soptunnan, särskilt om de är gjorda av plast. Med tanke på alla inblandade faktorer, beräkningar gjord av São Paulo State Technological Research Institute (IPT) visar att "en kopp podkaffe kan vara så mycket som 14 gånger mer skadlig för miljön än en kopp filterkaffe".

För att utveckla användningsområden för detta avfall producerade forskarna elektrokemiska celler med icke-ledande filament av PLA och elektrokemiska sensorer med ledande filament framställda genom att lägga till kimrök till PLA. Kolsvart är en parakristallin form av kol som är resultatet av ofullständig förbränning av kolväten. "De elektrokemiska sensorerna användes för att bestämma andelen koffein i svart te och arabica kaffe," förklarade Janegitz.

Tillverkningen av filament är relativt enkel, tillade han. "Vi erhåller det icke-ledande materialet helt enkelt genom att tvätta och torka PLA-kapslar, följt av varmextrudering. För att få fram det ledande materialet tillsätter vi kimrök före uppvärmning och extrudering. Det extruderade materialet kyls sedan och spolas för att producera filamentet av intresse”, förklarade han.

Processen är ett bra exempel på den cirkulära ekonomin, där det avfall som produceras av en ekonomisk verksamhet inte behandlas som ett problem som skadar miljön utan omvandlas till resurser för att genomföra en annan verksamhet. "Polymerbasen som erhålls från använda baljor kan generera enheter med ett stort mervärde," sa Janegitz.

Med Cristiane Kalinke, som har en doktorsexamen i analytisk kemi och är forskare vid UNICAMP, Janegitz deltog i studien medan han var på en forskarpraktik utomlands under överinseende av Craig Banks, professor vid MMU och sista författare till artikeln. Janegitz fick stöd av FAPESP via en Tematiskt projekt och en forskningsstipendium utomlands. Kalinke fick stöd av ett stipendium för en forskarpraktik utomlands. Juliano Alves Bonacin, professor vid UNICAMP, deltog också i studien.