Nur 30% einer Kaffeebohne sind in Wasser löslich, und viele Braumethoden zielen darauf ab, signifikant weniger zu extrahieren. Also von den 1,6 Milliarden Pfund Kaffee, die Amerikaner in einem Jahr konsumieren, werden mehr als 1,1 Milliarden Pfund Gelände von Filtern in Kompostbehälter und Mülleimer gestoßen.
Während Danli Luo, ein Doktorand der Universität Washington in der Universität Washington, in der Universität von Washington in Human Centered Design and Engineering das Gelände aus ihrer eigenen Espressomaschine ansammelt, sah er eine Gelegenheit. Kaffee ist nährstoffreich und während des Brauens sterilisiert. Daher ist er ideal für den Anbau von Pilzen, was, bevor er in Pilze sprießt, eine „Myzelhaut“ bildet. Diese Haut, eine Art weißes Wurzelsystem, kann lose Substanzen zusammen binden und ein hartes, wasserbeständiges, leichtes Material erzeugen.
Luo und ein UW -Team entwickelten ein neues System, um diese Kaffeegelände in eine Paste zu verwandeln, mit der sie 3D -Druckobjekte verwenden: Verpackungsmaterial, Teile einer Vase, eine kleine Statue. Sie impft die Paste mit Reishi -Pilzsporen, die auf den Objekten wachsen, um diese Myzelhaut zu bilden. Die Haut verwandelt die Kaffeezuwände – auch wenn sie in komplexe Formen gebildet wird – in eine widerstandsfähige, vollständig kompostierbare Alternative zu Kunststoffen. Für komplizierte Designs verschmilzt die Myzel separat zusammengedruckte Teile zusammen, um ein einzelnes Objekt zu bilden.
Das Team veröffentlichte seine Ergebnisse am 23. Januar in 3D -Druck und additive Fertigung.
„Wir sind besonders daran interessiert, Systeme für Personen wie Kleinunternehmen zu erstellen, die Small-Batch-Produkte produzieren-zum Beispiel kleine, empfindliche Glaswaren, die belastbare Verpackungen benötigen, um zu versenden“, sagte Lead-Autor Luo. „Wir haben also an neuen materiellen Rezepten gearbeitet, die Dinge wie Styropor durch etwas Nachhaltigeres ersetzen können und die leicht für die Produktion kleiner Maßnahmen angepasst werden können.“
Um die „Mycofluid“ -Paste zu kreieren, luo gemischt gebrauchte Kaffeegelände mit braunem Reismehl, Reishi -Pilzsporen, Xanthan -Kaugummi (ein üblicher Lebensmittelbindemittel in Eiscreme und Salatdressings) und Wasser. Luo baute außerdem einen neuen 3D -Druckerkopf für den Jubilee 3D -Drucker, den das UW Machine Agency Lab entwickelt hat. Das neue Druckersystem kann bis zu einem Liter der Paste stehen.
Das Team druckte verschiedene Objekte mit dem Mycofluid: Verpackung für ein kleines Glas, drei Vase-Teile, zwei Hälften einer Moai-Statue und ein zweiteiliger Sarg von der Größe eines Schmetterlings. Die Objekte saßen dann 10 Tage lang in einer Plastikwanne bedeckt, in der das Myzel eine Art Hülle um das Mycofluid bildete. Im Falle der Statue und der Vase fusionierten auch die getrennten Stücke miteinander.
Der Prozess ist der gleiche wie der von einheimischen Pilzkits: Halten Sie das Myzel feucht, wenn es von einem nährstoffreichen Material wächst. Wenn die Teile länger in der Wanne blieben, würden die tatsächlichen Pilze aus den Objekten sprießen, aber stattdessen werden sie entfernt, nachdem sich die weiße Myzelhaut gebildet hat. Die Forscher trockneten dann die Stücke 24 Stunden lang, was das Fruchtfleisch der Pilze anhält.
Das fertige Material ist schwerer als Styropor – näher an der Dichte von Karton oder Holzkohle. Nach einer Stunde in Kontakt mit Wasser nahmen es nur 7% mehr Gewicht in Wasser ab und trocknete das anfängliche Gewicht, während er seine Form beibehielt. Es war so stark und hart wie Polystyrol und expandierter Polystyrolschaum, die Substanz, die zur Herstellung von Styropor verwendet wurde.
Obwohl das Team die Kompostabilität des Materials nicht speziell getestet hat, sind alle seine Komponenten kompostierbar (und tatsächlich essbar, wenn auch weniger als appetitlich).
Da das Mycofluid relativ homogene Kaffeegründe erfordert, würde sich die Arbeit mit ihm in erheblichem Umfang als schwierig erweisen, aber das Team interessiert sich für andere Formen recycelter Materialien, die ähnliche Biopasten bilden könnten.
„Wir sind daran interessiert, dies auf andere von Bio abgeleitete Materialien wie andere Formen von Lebensmittelabfällen auszudehnen“, sagte Luo. „Wir möchten diese Art von flexibler Entwicklung im Großen und Ganzen unterstützen, nicht nur eine Lösung für dieses große Problem des Plastikmülls.“
Junchao Yang, ein Student des UW-Meisters in Human Centered Design and Engineering, ist Co-Autorin, und Nadya Peek, Associate Professor für menschliches Design und Ingenieurwesen, ist der leitende Autor. Diese Forschung wurde von der National Science Foundation finanziert.
