コーヒー出し殻とReishiキノコの胞子、プラスチックの堆肥化可能な代替品に3Dプリント可能

March, 4, 2025, Washington--コーヒー豆の30%しか水に溶けず、多くの淹れ方ではそれよりも大幅に少ない抽出を目指している。つまり、アメリカ人が年間に消費する16億ポンドのコーヒーのうち、11億ポンド以上の粉がフィルタから堆肥箱やゴミ箱にたたき込まれている。

ワシントン大学の博士課程の学生で、人間中心設計・工学を専攻するDanli Luoは、自作のエスプレッソマシンの粉が溜まるのを見ながら、チャンスを見出した。コーヒーは栄養が豊富で、淹れている間に殺菌されるため、菌類の栽培に最適である。つまり、キノコに発芽する前に「菌糸体スキン」を形成する。このスキンは、一種の白色根系であり、緩い物質を結合し、丈夫で耐水性のある軽量な素材を作り出すことができる。

LuoとUWのチームは、これらのコーヒーの出し殻をペースト状に変える新しいシステムを開発し、それを使用して、梱包材、花瓶の破片、小さな彫像などのオブジェクトを3Dプリントした。チームはペーストに霊芝キノコの胞子を接種し、それが物体上で成長してその菌糸体のスキンを形成する。スキンは、複雑な形状に成形された場合でも、コーヒー出し殻をプラスチックの弾力性があり、完全に堆肥化可能な代替品に変える。複雑なデザインの場合、菌糸体は別々にプリントされたピースを融合して1つのオブジェクトを形成する。

チームは1月23日に調査結果を3Dプリンティングとアディティブマニュファクチャリングに発表した。

「Mycofluid」ペーストを作るために、Luoは使用済みのコーヒー出し殻を玄米粉、霊芝キノコの胞子、キサンタンガム(アイスクリームやサラダドレッシングに含まれる一般的な食品バインダー)、水と混ぜた。Luoはまた、UWのMachine Agencyラボが設計したJubilee 3Dプリンタ用の新しい3Dプリンタヘッドも構築した。新しいプリンタシステムは、最大1リットルのペーストを保持できる。

チームは、小さなグラスのパッケージ、花瓶の3つ、モアイ像の半分2つ、蝶の大きさの2つの棺桶など、様々なオブジェクトをMycofluidでプリントした。その後、物体はプラスチック製の浴槽に覆われて10日間放置され、その間、菌糸体はマイコフルードの周りに一種の殻を形成した。像と花瓶の場合、別々のピースも融合した。

このプロセスは自家製のキノコキットと同じである:栄養豊富な材料から成長する菌糸体を湿らせておく。ピースが浴槽に長く留まると、実際のキノコがオブジェクトから発芽するが、代わりに白い菌糸体の皮膚が形成された後にキノコが取り除かれる。その後、研究チームはその部分を24時間乾燥させ、キノコの結実を止めた。

完成した材料は発泡スチロールよりも重く、段ボールや木炭の密度に近くなる。1時間水に触れた後、水に7%以上の重量を吸収し、形状を保ちながら乾燥させて初期重量を閉じた。それはポリスチレンや発泡スチロール、発泡スチロールを作るために使用される物質と同じくらい強くて丈夫だった。

チームは材料の堆肥化可能性を特にテストしていないが、そのすべてのコンポーネントは堆肥化可能である。

Mycofluidは比較的均質な使用済みコーヒー出し殻を必要とするため、大規模な作業は困難であることがわかるが、チームは同様のバイオペーストを形成する可能性のある他の形態のリサイクル材料に興味を持っている。

「われわれは、これを他の形態の食品廃棄物など、他のバイオ由来の材料に拡大することに関心がある。プラスチック廃棄物という大きな問題に対する1つの解決策を提供するだけでなく、この種の柔軟な開発を幅広くサポートしたいと考えている」とLuoはコメントしている。