蘑菇、咖啡渣和3D打印：塑料的替代品？

在法国，咖啡是消费最多的热饮，几乎八成的法国人每天都喝咖啡。总体而言，每个法国人每年消费5.4公斤咖啡。想象一下每年扔掉的咖啡渣的数量！那么，我们如何才能让咖啡渣获得第二次生命，并以有意义的方式回收它们呢？华盛顿大学工程学博士生丹丽·罗在日常与咖啡机的接触中看到了科学机会，并与同事们开发了一种3D打印咖啡渣的方法，使其具有新的形状。这一进展为塑料提供了一种生态替代品。

从谷物到打印机

咖啡营养极其丰富，并且在冲泡时经过消毒。因此，咖啡渣是蘑菇的理想滋生地。随着它们的生长，它们首先形成一个复杂的根系，即菌丝体，带有薄而白色的皮。如今，蘑菇菌丝体越来越多地被用作制造材料。由于它重量轻、坚固而且防水，许多公司、研究人员和设计师都在对其进行试验。罗和他的研究团队将咖啡渣与灵芝孢子结合在一起，以充分利用两者的益处。他们还添加了糙米粉和黄原胶。他们由此获得了一种以咖啡为基础的可打印糊状物，他们称之为“Mycofluid”，并将其用作新结构的打印材料。

利用3D打印将咖啡渣糊状物转化为新结构

为了改进华盛顿大学机器机构实验室的Jubilee   3D打印机，罗还开发了糊料容量更大的打印头（1升），以便挤出各种物体。在这个过程中，将灵芝孢子注入面团，确保打印后形成菌丝体皮。为了实现这一点，打印的结构必须保存十天。菌丝体皮随后充分形成，并有助于打印物体的稳定性。为了防止咖啡物体上滋生真菌，必须将咖啡碎片干燥。一旦水分停止形成，真菌就会停止生长。

咖啡渣用于可持续包装

由此产生的部件比聚苯乙烯稍重，但密度与纸板相似，并且与聚苯乙烯一样坚固耐用。此外，打印的结构完全可堆肥，理论上可以食用。因此，这种糊状物特别适合于包装材料，是塑料和聚苯乙烯的生态替代品。例如，该团队打印了玻璃杯、花瓶零件和摩艾石像两半的包装。

用咖啡渣印制的锅的包装，上面覆盖着菌丝体皮。

“我们特别感兴趣的是为小企业主等生产小批量产品的人创建系统-例如，需要坚固包装以便运输的小而易碎的玻璃物品，”Danli Luo表示。因此，我们一直在研究新的材料配方，用更具可持续性的产品取代聚苯乙烯等产品，并且可以轻松适应小规模生产。»

Danli Luo澄清说，该工艺并不旨在实现大规模生产。这需要大量均质的咖啡渣来扩大规模，但这并不总是可行的。这就是为什么研究小组目前正在基于这种方法研究用于3D打印的类似生物基糊剂。

“我们希望将这种方法扩展到其他生物衍生材料，例如其他形式的食物垃圾，”Danli   Luo补充道。我们希望广泛支持这种灵活的发展，而不仅仅是为塑料垃圾这一重大问题提供单一的解决方案。»完整的研究报告于1月23日发表在《3D打印与增材制造》杂志上，可在此处查看。

咖啡渣打印结构周围的菌丝体皮确保了其稳定性。

编译整理：3dnatives