No tires los posos de café usados; úsalos para imprimir en 3D

La mayoría de los amantes del café suelen tirar los posos usados ​​de su taza de la mañana directamente a la basura; aquellos más preocupados por el medio ambiente podrían utilizarlos para hacer abono. Pero si está buscando una aplicación verdaderamente novedosa para los posos de café, considere usarlos como material sostenible para la impresión 3D, como sugiere un artículo reciente publicado en DIS ’23: Actas de la Conferencia de Diseño de Sistemas Interactivos ACM de 2023.

«Se pueden hacer muchas cosas con posos de café», dijo el coautor Michael Rivera, de la Universidad de Colorado, Boulder, y el Instituto ATLAS, que se especializa en fabricación digital e interacciones entre humanos y computadoras. “Y cuando ya no lo quieras, puedes volver a colocarlo en un molinillo de café y utilizar el café molido para imprimir nuevamente. Nuestra visión es que puedas comprar algunas cosas en un supermercado y en línea y comenzar”.

A medida que las impresoras 3D se han generalizado, ha generado preocupaciones sobre la sostenibilidad ambiental, desde el alto consumo de energía hasta los termoplásticos utilizados como material de impresión, más comúnmente ácido poliláctico (PLA). Los desechos de PLA generalmente terminan en un vertedero donde pueden tardar hasta 1000 años en descomponerse, según Rivera. Si bien se han realizado esfuerzos para reciclar PLA de la misma manera que normalmente se reciclan las botellas de refrescos de plástico (PET), es un proceso que consume mucha energía y que el usuario promedio no puede realizar en casa. Agregar rellenos de biomasa (fibra de bambú o cáñamo, conchas de ostras y, sí, posos de café) hace que el reciclaje requiera aún más mano de obra y energía.

Muchos investigadores están buscando alternativas sostenibles prometedoras a los termoplásticos. Por ejemplo, el año pasado informamos que científicos de la Universidad Hebrea de Jerusalén habían creado tinta para madera derivada de desechos de madera (sin resina sintética añadida) que se puede extruir en estructuras planas de madera, transformándose en formas complejas en 3D a medida que se secan y encoger. Esta técnica algún día podría usarse para fabricar muebles u otros productos de madera que podrían enviarse planos a un destino y luego secarse para obtener la forma final deseada. Incluso puede llegar el día en que los detritos de la poda de árboles u hojas caídas puedan reciclarse para fabricar tinta para madera, eliminando la necesidad de transportar materiales de madera para construir (o reconstruir) sillas o mesas, por ejemplo.

El uso que hace Rivera de posos de café como medio de impresión 3D tiene objetivos similares. «Estaba trabajando mucho en impresión 3D, creando muchos prototipos y dándome cuenta de que estaba generando cubos de desechos para cosas que no necesitaba o no podía usar o necesitaba rediseñar», dijo. Comenzó a buscar formas de hacer que el proceso fuera más sostenible y se dio cuenta de que «en realidad desperdiciamos muchos de los materiales de origen biológico que son naturalmente biodegradables y compostables».

La inspiración le llegó mientras Rivera era estudiante de posgrado en la Universidad Carnegie Mellon y un cliente habitual del café Arriviste Coffee Roasters en Pittsburgh. Los posos de café usados ​​fueron convertidos en abono por un grupo local hasta que llegó la pandemia de COVID-19, cuando el propietario se vio obligado a empezar a tirar los posos. Rivera recordó el dilema del propietario cuando se convirtió en postdoctorado en la Universidad de Colorado Boulder y buscaba alternativas sostenibles para la impresión 3D. Los posos de café parecían una opción viable. «Cuando haces la extracción para preparar una bebida [of coffee] sólo estás bebiendo alrededor del 20 por ciento de lo que hay en ese grano», dijo Rivera. «Los posos de café usados ​​son el otro 80 por ciento del material que está allí».

Arriviste le suministró a Rivera restos de café de la elaboración de bebidas a base de espresso, como cafés con leche y capuchinos. Los posos se secaron bajo la luz solar directa durante dos días en lugar de secarlos en un horno para reducir el consumo de energía del proceso. Los granos secos se tamizaron con un colador de cocina estándar para eliminar los grumos grandes y luego se mezclaron con goma xantana y polvos de carboximetilcelulosa, que tienen un propósito similar a los aglutinantes, estabilizadores y espesantes. Finalmente, esa mezcla se combinó con agua (proporcional a la masa) y la pasta resultante se cargó en jeringas de 60 ml para usar en una impresora 3D modificada de consumo. (El diseño del adaptador de Rivera es de código abierto). No se requiere calor durante el proceso de impresión.

Los objetos terminados impresos en 3D son tan fuertes como el hormigón no reforzado, según Rivera. Su equipo ha fabricado pequeñas macetas para cultivar plántulas, que pueden transferirse a un jardín (maceta biodegradable y todo) cuando las plantas resultantes estén listas. Con este nuevo material han fabricado colgantes decorativos y tazas de café expreso. Y crearon prototipos de interfaces de usuario impresas en 3D para interacciones entre humanos y computadoras que cambiaban de forma debido a la contracción a medida que se secaban: un cuadrado de una sola capa que se transformaba en forma de silla de montar, por ejemplo, o una varilla rectangular que se doblaba hacia arriba mientras se secaba.

Según Rivera et al., el material de impresión 3D del molido de café también podría usarse para fabricar sensores táctiles capacitivos biodegradables. Aunque el material no es conductor por sí solo, se puede combinar con carbón activado en polvo derivado de cáscaras de coco, ya sea como revestimiento de superficie o mezclado directamente con el material molido de café. Su equipo pudo imprimir prototipos de sensores en 3D en diferentes formas (un cubo hueco y un triángulo) y probarlos usando un cable para conectar los prototipos a una resistencia y un microcontrolador. «Pudimos sentir interacciones básicas como la proximidad y un gesto táctil» utilizando los prototipos, escribieron los autores.

Actas DIS’23, 2023. DOI: 10.1145/3563657.3595983 (Acerca de los DOI).