咖啡渣变废为宝：环保3D打印的创新之路

来自 实验室仪器网

研究人员开发了一种将营养丰富的咖啡渣转化为3D打印糊状物的方法。糊状物中接种了灵芝孢子，形成了一个将材料结合在一起的菌丝网络。这一过程产生了一种可堆肥、结构稳定的材料，可以替代塑料。这项研究发表在《3D打印和增材制造》上。

咖啡豆中只有30%的质量可溶于水，而大多数冲泡方法提取的水量甚至更少。因此，在美国每年消耗的16亿磅咖啡中，约有11亿磅咖啡渣被丢弃或堆肥。

研究小组开发了一种方法，将咖啡渣转化为适合3D打印的糊状物。这种材料可用于制造小雕像、包装材料和花瓶组件等物品。糊状物中接种了灵芝孢子，这些孢子在打印的物体上发育成菌丝层。

菌丝网络增强了材料的强度，使其成为塑料的可生物降解替代品。即使几何形状复杂，菌丝皮也能将打印结构粘合在一起。此外，单独的打印组件可以通过菌丝生长融合成单个物体。

我们尤其希望为生产小批量产品的小型企业主创建系统，例如需要弹性包装才能运输的小型精致玻璃器皿。因此，我们一直在研究新的材料配方，用更可持续的材料替代聚苯乙烯泡沫塑料等材料，并且可以轻松定制以用于小规模生产。

将用过的咖啡渣、糙米粉、灵芝孢子、黄原胶（一种常见的食品粘合剂）和水混合在一起，制成了“Mycofluid”糊状物。为了便于使用这种材料进行3D打印，罗还为Jubilee3D打印机设计了一个新的打印头，该打印机最初由华盛顿大学的MachineAgency实验室开发。经过修改的系统可以存储和挤出多达一升的Mycofluid。

该团队利用Mycofluid3D打印了各种物品，包括两片蝴蝶大小的棺材、三片花瓶、两半摩艾石像和小玻璃杯包装。打印的物品随后在塑料容器中孵化10天，使菌丝形成一个有凝聚力的外层。菌丝生长还将单独的打印组件融合成单个结构。

这个过程遵循与自制蘑菇套件相同的原理，需要水分才能使菌丝从营养丰富的基质中发育。如果让其生长更长时间，蘑菇就会从物体中长出来；然而，一旦白色菌丝皮完全形成，就需要将这些物品取出。然后将这些碎片干燥24小时，以防止真菌进一步生长。

最终材料的密度与纸板或木炭相当，比聚苯乙烯泡沫塑料更重。它吸水率低，接触水一小时后重量仅增加7%，干燥后恢复原重，且无结构变形。该材料的机械性能与发泡聚苯乙烯和聚苯乙烯相似。

虽然该团队没有专门测试可堆肥性，但该材料的所有成分都是可生物降解的，从技术上讲是可食用的，尽管味道并不好。未来的研究将探索可用于生产类似生物糊剂的其他回收材料。

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