在法國，咖啡是消費最多的熱飲，幾乎八成的法國人每天都喝咖啡?？傮w而言，每個法國人每年消費5.4公斤咖啡。想象一下每年扔掉的咖啡渣的數(shù)量！那么，我們?nèi)绾尾拍茏尶Х仍@得第二次生命，并以有意義的方式回收它們呢？華盛頓大學(xué)工程學(xué)博士生丹麗·羅在日常與咖啡機的接觸中看到了科學(xué)機會，并與同事們開發(fā)了一種3D打印咖啡渣的方法，使其具有新的形狀。這一進展為塑料提供了一種生態(tài)替代品。

從谷物到打印機

咖啡營養(yǎng)極其豐富，并且在沖泡時經(jīng)過消毒。因此，咖啡渣是蘑菇的理想滋生地。隨著它們的生長，它們首先形成一個復(fù)雜的根系，即菌絲體，帶有薄而白色的皮。如今，蘑菇菌絲體越來越多地被用作制造材料。由于它重量輕、堅固而且防水，許多公司、研究人員和設(shè)計師都在對其進行試驗。羅和他的研究團隊將咖啡渣與靈芝孢子結(jié)合在一起，以充分利用兩者的益處。他們還添加了糙米粉和黃原膠。他們由此獲得了一種以咖啡為基礎(chǔ)的可打印糊狀物，他們稱之為“Mycofluid”，并將其用作新結(jié)構(gòu)的打印材料。

利用3D打印將咖啡渣糊狀物轉(zhuǎn)化為新結(jié)構(gòu)

為了改進華盛頓大學(xué)機器機構(gòu)實驗室的Jubilee 3D打印機，羅還開發(fā)了糊料容量更大的打印頭（1升），以便擠出各種物體。在這個過程中，將靈芝孢子注入面團，確保打印后形成菌絲體皮。為了實現(xiàn)這一點，打印的結(jié)構(gòu)必須保存十天。菌絲體皮隨后充分形成，并有助于打印物體的穩(wěn)定性。為了防止咖啡物體上滋生真菌，必須將咖啡碎片干燥。一旦水分停止形成，真菌就會停止生長。

咖啡渣用于可持續(xù)包裝

由此產(chǎn)生的部件比聚苯乙烯稍重，但密度與紙板相似，并且與聚苯乙烯一樣堅固耐用。此外，打印的結(jié)構(gòu)完全可堆肥，理論上可以食用。因此，這種糊狀物特別適合于包裝材料，是塑料和聚苯乙烯的生態(tài)替代品。例如，該團隊打印了玻璃杯、花瓶零件和摩艾石像兩半的包裝。

用咖啡渣印制的鍋的包裝，上面覆蓋著菌絲體皮。

“我們特別感興趣的是為小企業(yè)主等生產(chǎn)小批量產(chǎn)品的人創(chuàng)建系統(tǒng)-例如，需要堅固包裝以便運輸?shù)男《姿榈牟Ａ锲?，”Danli Luo表示。因此，我們一直在研究新的材料配方，用更具可持續(xù)性的產(chǎn)品取代聚苯乙烯等產(chǎn)品，并且可以輕松適應(yīng)小規(guī)模生產(chǎn)。?

Danli Luo澄清說，該工藝并不旨在實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。這需要大量均質(zhì)的咖啡渣來擴大規(guī)模，但這并不總是可行的。這就是為什么研究小組目前正在基于這種方法研究用于3D打印的類似生物基糊劑。

“我們希望將這種方法擴展到其他生物衍生材料，例如其他形式的食物垃圾，”Danli Luo補充道。我們希望廣泛支持這種靈活的發(fā)展，而不僅僅是為塑料垃圾這一重大問題提供單一的解決方案。?完整的研究報告于1月23日發(fā)表在《3D打印與增材制造》雜志上，可在此處查看。

咖啡渣打印結(jié)構(gòu)周圍的菌絲體皮確保了其穩(wěn)定性。

編譯整理：3dnatives