L’Università di Washington usa funghi e fondi di caffè stampati in 3D come alternativa alla plastica

Tra coloro che bevono il caffè quotidianamente negli Stati Uniti, oltre l’80% ne beve due o più tazze al giorno. Come minimo, ciò significa 14 tazze di caffè a settimana e 728 tazze di caffè all’anno. In totale, ogni anno gli americani buttano via 1,1 miliardi di chili di fondi di caffè. Come si può quindi dare ai fondi di caffè una seconda vita e riciclarli in modo significativo? Danli Luo, dottoranda in ingegneria presso l’Università di Washington, ha visto un’opportunità scientifica nell’incontro quotidiano con la macchina del caffè e, insieme ai colleghi, ha sviluppato un metodo per dare nuova vita ai fondi di caffè grazie alla stampa 3D. Questo studio si pone l’obiettivo di offrire un’alternativa ecologica alla plastica.

Dal chicco alla stampante

Il caffè è estremamente ricco di sostanze nutritive e viene sottoposto a un processo di sterilizzazione nel momento in cui viene trattato. Ciò rende i fondi di caffè un terreno di coltura ideale per i funghi. Quando crescono, formano prima un complesso sistema di radici, il micelio, dotato di un sottile rivestimento miceliare biancastro. Il micelio dei funghi è oggi sempre più utilizzato come materiale di fabbricazione. Numerose aziende, ricercatori e designer lo stanno sperimentando perché è leggero, robusto e idrorepellente. Luo e il suo team di ricercatori hanno combinato l’uso dei fondi di caffè con quello delle spore del fungo reishi per sfruttare i vantaggi di entrambi. Hanno inoltre aggiunto farina di riso integrale e gomma xantana. Hanno così ottenuto una pasta stampabile a base di caffè, che hanno chiamato “Mycofluid” e che è servita come materiale di stampa per nuove strutture.

Per personalizzare la stampante 3D Jubilee del Machine Agency Lab dell’Università di Washington, Luo ha anche sviluppato una testina di stampa con una capacità maggiore (1 litro) per la pasta, in modo da poter estrudere vari oggetti. In questo processo, le spore del fungo reishi iniettate nella pasta assicurano la formazione di un micelio dopo la stampa. Perché ciò avvenga, le parti devono essere conservate per dieci giorni. A quel punto,  lo strato di micelio è sufficientemente formato e contribuisce alla stabilità dell’oggetto stampato. Per evitare che il fungo però si espanda sugli oggetti estrusi con il caffè, i pezzi devono essere asciugati. Non appena sparisce l’umidità, i funghi smettono di crescere.

I fondi del caffè per un imballaggio sostenibile

Grazie a questo studio, sono stati ottenuti dei pezzi leggermente più pesanti rispetto al polistirolo, ma con una densità simile a quella del cartone e una resistenza equivalente a quella del polistirolo. Inoltre, le strutture stampate risultano completamente compostabili e, sebbene teoricamente commestibili, è poco probabile che lo siano realmente. La pasta è quindi particolarmente adatta per creare dei materiali da imballaggio e rappresenta un’alternativa ecologica alla plastica e al polistirolo. Ad esempio, il team ha stampato l’imballaggio di un bicchiere, alcune parti di vaso e due metà di una statua Moai.

“Siamo particolarmente interessati a creare sistemi per persone come i piccoli imprenditori che producono pochi lotti di prodotti, ad esempio piccoli oggetti di vetro delicati che hanno bisogno di un imballaggio resistente per essere spediti”, ha detto Luo. “Per questo abbiamo lavorato a nuovi materiali che possono sostituire il polistirolo con qualcosa di più sostenibile e che può essere facilmente personalizzato per la produzione su piccola scala”.

In effetti, Luo ha affermato che il processo non è destinato alla produzione massificata. Per poter essere scalato, infatti, avrebbe bisogno di grandi quantità di fondi di caffè usati lavorati secondo tecniche omogenee e questo non è sempre possibile. Per questo motivo, il gruppo di ricerca sta ora lavorando su paste simili a base biologica per la stampa 3D basate su questo approccio.

“Siamo interessati a estendere questo approccio ad altri materiali bioderivati, come altre forme di rifiuti alimentari”, ha aggiunto Luo. “Vogliamo sostenere ampiamente questo tipo di sviluppo flessibile, non limitandoci a fornire un’unica soluzione al grave problema dei rifiuti plastici”. Lo studio completo, pubblicato su 3D Printing and Additive Manufacturing il 23 gennaio, è disponibile QUI.

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*Crediti per tutte le foto: Luo et al./3D Printing and Additive Manufacturing