بديلاً للبلاستيك القابل للتحلل.. مزيج من القهوة والفطر المطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد

لا يذوب في الماء سوى 30% من حبة البن، وتستهدف العديد من طرق التخمير استخلاص كميات أقل كثيراً من هذه الكمية.
لذا، من بين 1.6 مليار رطل من القهوة التي يستهلكها الأميركيون في العام، يتم التخلص من أكثر من 1.1 مليار رطل من بقايا القهوة من المرشحات إلى صناديق السماد وصناديق القمامة.

وبينما كانت دانلي لو، طالبة الدكتوراه في جامعة واشنطن في التصميم والهندسة الموجهة للإنسان، تشاهد بقايا القهوة وهي تتراكم في ماكينة صنع الإسبريسو الخاصة بها، رأت فرصة سانحة. فالقهوة غنية بالعناصر الغذائية ومعقمة أثناء التخمير، لذا فهي مثالية لنمو الفطريات، التي تشكل – قبل أن تنبت إلى فطريات – “قشرة فطرية”.

ويمكن لهذه القشرة، وهي نوع من نظام الجذر الأبيض، أن تربط المواد السائبة معًا وتخلق مادة خفيفة الوزن ومقاومة للماء .
لقد طور لو وفريق من جامعة ويسكونسن نظامًا جديدًا لتحويل بقايا القهوة إلى عجينة، يستخدمونها في طباعة الأشياء ثلاثية الأبعاد: مواد التعبئة، وقطع من مزهرية، وتمثال صغير.

يقومون بتطعيم العجينة بجراثيم فطر الريشي، التي تنمو على الأشياء لتكوين ذلك الجلد الفطري. يحول الجلد بقايا القهوة – حتى عند تشكيلها في أشكال معقدة – إلى بديل مرن وقابل للتحلل بالكامل للبلاستيك. بالنسبة للتصاميم المعقدة، يدمج الفطر قطعًا مطبوعة منفصلة معًا لتشكيل كائن واحد.

وقد نشر الفريق نتائجه في مجلة الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع الإضافي .

إنشاء أنظمة لأصحاب الأعمال الصغيرة

قال المؤلف الرئيسي لوه: “نحن مهتمون بشكل خاص بإنشاء أنظمة للأشخاص مثل أصحاب الأعمال الصغيرة الذين ينتجون منتجات بكميات صغيرة – على سبيل المثال، الأواني الزجاجية الصغيرة والدقيقة التي تحتاج إلى تغليف مرن للشحن”، “لذلك كنا نعمل على وصفات مواد جديدة يمكن أن تحل محل أشياء مثل البوليسترين بشيء أكثر استدامة ويمكن تخصيصها بسهولة للإنتاج على نطاق صغير”.

ولإنشاء عجينة “المايكوفلويد”، قام لو بخلط بقايا القهوة المستعملة مع دقيق الأرز البني، وجراثيم فطر الريشي، وصمغ الزانثان (مادة رابطة شائعة في الأطعمة تستخدم في الآيس كريم وخلطات السلطة) والماء.
كما قام لو، ببناء رأس طابعة ثلاثية الأبعاد جديد لطابعة Jubilee ثلاثية الأبعاد التي صممها مختبر وكالة الآلات بجامعة واشنطن.
ويمكن لنظام الطابعة الجديد أن يستوعب ما يصل إلى لتر من العجينة.

عملية كزراعة الفطر في المنزل

قام الفريق بطباعة أشياء مختلفة باستخدام السائل الفطري: تغليف لزجاجة صغيرة، وثلاث قطع من مزهرية، ونصفي تمثال موآي، وتابوت من قطعتين بحجم فراشة.
ثم بقيت الأشياء مغطاة في وعاء بلاستيكي لمدة 10 أيام، وخلال هذه الأيام شكلت الفطريات نوعًا من القشرة حول السائل الفطري.

وفي حالة التمثال والمزهرية، اندمجت القطع المنفصلة معًا أيضًا.
العملية هي نفسها المستخدمة في زراعة الفطر في المنزل: الحفاظ على رطوبة الفطريات أثناء نموها من مادة غنية بالمغذيات.

وإذا ظلت القطع في الحوض لفترة أطول، فإن الفطر الحقيقي كان لينبت من الأشياء، ولكن بدلاً من ذلك تمت إزالتها بعد تشكل القشرة البيضاء للفطر.
ثم جفف الباحثون القطع لمدة 24 ساعة، مما أوقف ثمار الفطر.

المادة النهائية أثقل من البوليسترين – أقرب إلى كثافة الورق المقوى أو الفحم.

قوية ومتينة مثل البوليسترين

بعد ساعة من ملامستها للماء، امتصت 7% فقط من الوزن الإضافي في الماء وجفت بالقرب من وزنها الأولي مع الحفاظ على شكلها.

كانت قوية ومتينة مثل البوليسترين ورغوة البوليسترين الموسع، المادة المستخدمة في صناعة البوليسترين.
ورغم أن الفريق لم يختبر على وجه التحديد قابلية المادة للتحلل، فإن جميع مكوناتها قابلة للتحلل (وفي الواقع، صالحة للأكل، وإن كانت أقل شهية).

نظرًا لأن Mycofluid يتطلب بقايا قهوة مستعملة متجانسة نسبيًا، فإن العمل به على نطاق واسع قد يكون صعبًا، لكن الفريق مهتم بأشكال أخرى من المواد المعاد تدويرها والتي قد تشكل معاجين حيوية مماثلة.

وقال لوه “نحن مهتمون بتوسيع هذا ليشمل مواد أخرى مشتقة من المواد البيولوجية، مثل أشكال أخرى من نفايات الطعام، نريد دعم هذا النوع من التطوير المرن على نطاق واسع، وليس فقط تقديم حل واحد لهذه المشكلة الكبرى المتمثلة في النفايات البلاستيكية”.