تولید کامپوزیت از ضایعات قهوه برای چاپ سه‌بعدی مقرون به صرفه
گروه ترجمه و تولید محتوا در بسپار/ ایران پلیمر بر اساس یک پژوهش جدید در دانشگاه ایالتی واشنگتون، به تازگی یک کامپوزیت پلاستیکی از ضایعات قهوه تولید شده که ماده‌ای سخت و در عین حال دوستدار محیط زیست است.
این پژوهش می‌تواند منجر به ایجاد کاربردی جدید برای چاپ سه بعدی و همچنین استفاده بهتر از ضایعات شود. پژوهشگران مواد اولیه‌ای را توسعه دادند که تا 20 درصد آن شامل ضایعات قهوه است و بیش از 400 درصد چقرمگی را نسبت به پلی‌لاکتیک اسید خالص – ماده‌ای که عموما در چاپ سه بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد – افزایش می‌دهد.
Yu-Chung Chang که دانشجوی تحصیلات تکمیلی و هدایت کننده این پژوهش است می‌گوید: «ضایعات قهوه یک منبع بسیار عالی در حوزه منابع تجدیدپذیر و کاربردهای انرژی است.»
پلی‌لاکتیک اسید یک ماده پلاستیکی بسیار رایج در تولید محصولات مصرفی و پزشکی مانند سامانه‌های دارورسانی، مهندسی بافت، بسته‌بندی غذا و همچنین چاپ سه بعدی است. این ماده که از نشاسته ذرت تهیه می‌شود، زیست‌تخریب‌پذیر است. اما زمانی که در کاربردهای چاپ سه‌بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد، محصول نهایی استحکام کافی ندارد و به آسانی می‌شکند. در واقع محصولاتی که به صورت سه بعدی چاپ می‌شوند تنها کاربردهایی چون اسباب‌بازی، زیورآلات و … می‌یابند.
پژوهشگران در نظر دارند از افزودنی‌هایی کم‌هزینه مانند الیاف چوب، سیلیکا یا خاک رس برای تقویت عملکرد مواد و کاهش هزینه‌های تولید استفاده کنند. این افزودنی‌ها که از منابع تجدیدپذیر تامین می‌شوند، می‌توانند همچنین از انباشت زباله در زمین‌های دفن زباله و ایجاد آلودگی مضاعف جلوگیری کنند.
Yu-Chung Chang خواص مقاومت ضربه یک نمونه اولیه کامپوزیت مبتنی بر ضایعات قهوه را که به صورت سه بعدی چاپ شده مورد آزمایش قرار داده است. در این مطالعه پژوهشگران دانشگاه ایالتی واشنگتون در نظر دارند تا ضایعات قهوه را به پلی‌لاکتیک اسید اضافه کنند. انسان‌ها روزانه بیش از 2 میلیارد لیوان قهوه می‌خورند بنابراین ضایعات قهوه چیزی است که به صورت فراوان در دسترس است.
Chang می‌گوید: «ما منبع نامحدودی از قهوه داریم. هدف ما افزایش طول چرخه عمر ضایعات است. ما از موادی که بیش از اندازه تولید/ مصرف می‌شوند، برای ساختن چیزهای مفید بهره می‌بریم.»
پژوهشگران در این مطالعه از قهوه واقعی استفاده نکردند؛ پس از آن که روغن قهوه برای مصارف سوخت زیستی استخراج شد، موادی خشک و بدون بو باقی می‌ماند که برای تولید کامپوزیت از آن استفاده می‌شود. پس از مخلوط کردن قهوه با پلی‌لاکتیک اسید، یک نمونه برای آزمایش به صورت سه بعدی چاپ شد.
Chang می‌گوید: «قهوه‌ای که روغن آن استخراج شده نه تنها می‌تواند خواص چقرمگی را افزایش دهد، بلکه می‌تواند هزینه کلی مواد برای چاپ سه بعدی را نیز کاهش دهد.»
پژوهشگران امیدوارند که مطالعات بیشتری بر روی چگونگی تجزیه این مواد در طبیعت انجام شود.
