Nell’ambito della ricerca di soluzioni sostenibili e innovative, un team di ricercatori brasiliani e britannici ha scoperto un nuovo utilizzo per le cialde di caffè usate. Questi rifiuti, normalmente destinati ad accumularsi nelle discariche, possono essere trasformati in filamenti per la stampa 3D, dando un contributo significativo all’economia circolare. Il processo, presentato in un articolo sulla rivista ACS Sustainable Chemistry & Engineering, consente di riciclare la plastica presente nelle cialde per creare nuovi prodotti, riducendo l’impatto ambientale associato al consumo di caffè. Questa scoperta rappresenta un importante passo avanti verso un futuro più sostenibile e dimostra come i rifiuti possano diventare risorse preziose per altri settori.
Elettrochimica dell’economia circolare: creazione di materie prime per la produzione additiva per il rilevamento della caffeina dai rifiuti di cialde di caffè post-industriali
Le cialde di caffè usate possono essere riciclate per produrre filamenti per la stampa 3D
Testato da ricercatori brasiliani e britannici, il processo è un esempio di tecnologia dell’economia circolare, in cui i rifiuti prodotti in un’attività economica vengono convertiti in risorse per altri settori
Un articolo pubblicato sulla rivista ACS Sustainable Chemistry & Engineering porta buone notizie per gli appassionati di caffè: la plastica nelle cialde usate può essere riciclata per produrre filamenti per stampanti 3D, riducendo al minimo il suo impatto ambientale.
La soluzione è stata testata con successo da gruppi di ricerca in Brasile presso l’Università Federale di São Carlos (USFCar) e l’Università Statale di Campinas (UNICAMP), e nel Regno Unito presso la Manchester Metropolitan University (MMU).
“Abbiamo prodotto nuovi filamenti conduttivi e non conduttivi dall’acido polilattico di scarto [ PLA ] da cialde di macchine da caffè usate. Esistono molte applicazioni per questi filamenti, comprese le parti conduttive per macchinari e sensori “, ha dichiarato ad Agência FAPESP Bruno Campos Janegitz , coautore dell’articolo . Janegitz dirige il laboratorio di sensori, nanomedicina e materiali nanostrutturati (LSNano) presso UFSCar ad Araras, nello stato di San Paolo.
Il Brasile è il primo produttore ed esportatore mondiale di caffè, nonché il secondo consumatore dopo gli Stati Uniti. Sebbene la maggior parte del caffè consumato in Brasile sia di bassa qualità ( Coffea canephora , noto anche come caffè robusta, con un’alta percentuale di difetti e impurità mascherate da un’elevata tostatura dei chicchi e molto zucchero o dolcificante nella tazza), la domanda di gourmet e specialità caffè è in costante crescita.
Composti da chicchi di Arabica selezionati ( Coffea arabica ) con una tostatura inferiore per preservarne gli zuccheri naturali, l’aroma e il sapore, i caffè gourmet ottengono un punteggio di 75-80 sulla scala utilizzata dall’Associazione brasiliana dell’industria del caffè ( ABIC ), che va da 0 a 100. Specialità i caffè devono inoltre avere quella che viene definita una certificazione socio-ambientale e ottenere un punteggio di almeno 80 sulla scala utilizzata dalla Brazilian Specialty Coffee Association ( BSCA ).
La qualità della bevanda dipende anche da come viene preparata, e molti brasiliani hanno iniziato a utilizzare la caffettiera (nota anche come caffettiera francese) o la caffettiera da cucina al posto del tradizionale filtro di stoffa o carta . Anche le macchine per caffè espresso elettriche portatili che utilizzano le cialde sono sempre più diffuse, anche se molto più costose. Il problema con quest’ultimo è cosa fare con i pod usati.
Sebbene esistano cialde riutilizzabili e alcuni fornitori promuovano il riciclaggio delle cialde in alluminio, la maggior parte dei consumatori getta semplicemente le cialde usate nel cestino della spazzatura, soprattutto se sono fatte di plastica. Considerando tutti i fattori coinvolti, i calcoli effettuati dall’Istituto statale di ricerca tecnologica (IPT) di San Paolo mostrano che “una tazza di caffè in cialde può essere fino a 14 volte più dannosa per l’ambiente di una tazza di caffè filtrato”.
Per sviluppare gli usi di questi rifiuti, i ricercatori hanno prodotto celle elettrochimiche con filamenti non conduttivi di PLA e sensori elettrochimici con filamenti conduttivi preparati aggiungendo nerofumo al PLA. Il nerofumo è una forma paracristallina di carbonio che risulta dalla combustione incompleta degli idrocarburi. “I sensori elettrochimici sono stati utilizzati per determinare la proporzione di caffeina nel tè nero e nel caffè arabica”, ha spiegato Janegitz.
La produzione di filamenti è relativamente semplice, ha aggiunto. “Otteniamo il materiale non conduttivo semplicemente lavando e asciugando i baccelli PLA, seguiti dall’estrusione a caldo. Per ottenere il materiale conduttivo, aggiungiamo nerofumo prima del riscaldamento e dell’estrusione. Il materiale estruso viene quindi raffreddato e avvolto in bobina per produrre il filamento di interesse”, ha spiegato.
Il processo è un buon esempio di economia circolare, in cui i rifiuti prodotti da un’attività economica non vengono trattati come un problema che danneggia l’ambiente ma convertiti in risorse per implementare un’altra attività. “La base polimerica ottenuta dai pod usati può generare dispositivi con un grande valore aggiunto”, ha affermato Janegitz.
Con Cristiane Kalinke , che ha un dottorato in chimica analitica ed è ricercatrice presso UNICAMP, Janegitz ha partecipato allo studio durante uno stage di ricerca all’estero sotto la supervisione di Craig Banks, professore alla MMU e ultimo autore dell’articolo. Janegitz è stata sostenuta da FAPESP tramite un progetto tematico e una borsa di ricerca all’estero . Kalinke è stata sostenuta da una borsa di studio per uno stage di ricerca all’estero . Allo studio ha preso parte anche Juliano Alves Bonacin , professore presso UNICAMP.
Informazioni sulla Fondazione per la ricerca di San Paolo (FAPESP)
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CREDITO
Bruno Campos Janegitz/UFSCar