양조 혁신: 커피 찌꺼기를 사용한 3D 프린팅으로 카페인 함유 제품 제작

[이매진]

양조 혁신: 커피 찌꺼기를 사용한 3D 프린팅으로 카페인 함유 제품 제작

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Brewing Innovation: 3D Printing With Used Coffee Grounds To Build Caffeinated Creations

주제:3D 프린팅콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스

작성자: 콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스 2023년 9월 15일

펜던트, 에스프레소 컵, 꽃 화분을 사용한 커피 찌꺼기로 3D 프린팅했습니다. 크레딧: Michael Rivera

새로운 연구에서는 오래된 커피 찌꺼기를 3D 프린팅에 사용할 수 있는 가능성을 강조합니다. 연구원들은 커피 찌꺼기와 지속 가능한 재료를 결합하여 보석부터 에스프레소 컵까지 다양한 품목을 인쇄하는 방법을 개발했습니다. 이번 혁신은 코로나19 팬데믹 상황에서 과잉 커피 폐기물을 관리하기 위한 솔루션으로 시작됐다 .

커피는 많은 일을 할 수 있습니다. 잠을 깨고, 몸을 따뜻하게 하고, 실존적 두려움을 줄여줍니다. 새로운 연구에 따르면 3D 프린팅으로 인한 폐기물을 줄이는 데도 도움이 될 수 있다고 합니다.

이것이 ATLAS 연구소의 조교수이자 콜로라도 볼더 대학교 컴퓨터 과학과의 마이클 리베라(Michael Rivera)가 이끄는 새로운 프로젝트의 이면에 있는 비전입니다. 그와 그의 동료들은 오래된 커피 찌꺼기, 물, 기타 몇 가지 지속 가능한 재료로 만든 페이스트를 사용하여 다양한 물체를 3D 프린팅하는 방법을 개발했습니다.

팀은 이미 커피 찌꺼기를 사용하여 보석, 식물 화분, 심지어 적절하게는 에스프레소 컵을 만드는 실험을 했습니다. 이 기술은 또한 약간의 수정을 거쳐 대부분의 저가형 소비자급 3D 프린터에서 작동할 정도로 간단합니다.

개조된 3D 프린터는 사용된 커피 찌꺼기로 꽃 화분을 제작합니다. 크레딧: Michael Rivera

Rivera는 “커피 찌꺼기로 많은 것을 만들 수 있습니다.”라고 말했습니다. "더 이상 원하지 않으면 커피 분쇄기에 다시 넣고 찌꺼기를 사용하여 다시 인쇄할 수 있습니다."

이 그룹은 이번 여름 피츠버그에서 열린 Association for Computing Machinery의 Designing Interactive Systems 컨퍼런스에서 연구 결과를 발표했습니다.

Rivera에게 있어 이 프로젝트는 3D 프린팅을 보다 지속 가능하게 만들려는 그의 사명의 일부입니다. 이를 통해 예술가, 디자이너, 엔지니어 등은 매립지에 추가하지 않고도 잡을 수 있는 프로토타입과 기타 가정용 물건을 빠르게 만들 수 있습니다.

Rivera는 “우리의 비전은 슈퍼마켓이나 온라인에서 몇 가지 물건만 사서 바로 이동할 수 있다는 것입니다.”라고 말했습니다.

좋은 아이디어는 카페인에서 나온다

그 비전은 예상대로 커피숍에서 시작됐다.

Rivera는 Carnegie Mellon University의 대학원생이었을 때 피츠버그에 있는 Arriviste Coffee Roasters라는 카페에서 자주 일했습니다. 커피숍은 퇴비화를 위해 사용한 커피 찌꺼기를 수거하기 위해 지역 단체와 계약을 맺었지만, 코로나19 팬데믹 기간 동안에는 불가능했습니다. 쓰레기가 쌓이기 시작했습니다.

“주인이 나에게 '어떻게 해야 할지 모르겠어요. 2022년 CU 볼더에 박사후 연구원으로 입사한 리베라는 “그래서 그냥 버린다”고 말했다. “그라운드를 살펴보며 ‘어쩌면 그들과 함께 뭔가를 할 수 있을지도 모르겠다’고 말했다.”

사용된 커피 찌꺼기로 3D 프린팅된 꽃 재배자. 크레딧: Michael Rivera

Rivera는 오늘날 시장에 나와 있는 대부분의 소비자 3D 프린터가 일종의 열가소성 수지로 인쇄한다고 설명했습니다. 가장 흔한 것은 폴리 락트산 (PLA)입니다. 이 물질은 이론적으로 퇴비화 가능하지만 일부 퇴비화 시설에서만 이를 허용합니다.

Rivera는 "PLA의 대부분이 끝나는 매립지에 버리면 분해되는 데 최대 1,000년이 걸릴 것"이라고 말했습니다.

그는 동시에 여러 가지 문제를 해결할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 플라스틱 폐기물을 줄이고, 사용된 모든 찌꺼기를 처리할 수 있는 방법을 찾고, 그 과정에서 따뜻한 커피 한잔을 즐기세요.

축하의 근거

연구팀의 방법은 매우 간단하다고 Rivera는 지적했습니다. 그와 그의 동료들은 말린 커피 찌꺼기를 온라인으로 구매하는 두 가지 다른 분말, 즉 셀룰로오스 검과 잔탄 검과 혼합합니다. 둘 다 식품에 흔히 사용되는 첨가물이며 퇴비통에서 쉽게 분해됩니다. 다음으로, 연구진은 물을 섞었습니다.

Rivera는 “땅콩버터의 일관성을 추구하는 셈입니다.”라고 말했습니다.

그 액체를 3D 프린터에 직접 로드할 수는 없습니다. 먼저 Rivera는 약간의 배심원 조작을 통해 플라스틱 튜브와 커피 페이스트가 채워진 주사기로 프린터를 수정합니다. 그러나 그룹의 창작물은 놀라울 정도로 견고합니다. 건조되면 커피 찌꺼기 물질은 강화되지 않은 콘크리트만큼 단단합니다.

Rivera는 “우리는 엄청나게 많은 용도로 물건을 만들었습니다.”라고 말했습니다. "우리는 그것들을 떨어뜨렸지만 아직 깨지지 않았습니다."

그는 커피 찌꺼기를 유형의 물건으로 바꾸는 데 많은 잠재력을 보고 있습니다. 예를 들어 리베라(Rivera)는 커피 찌꺼기로 작은 화분을 만들었고, 이는 토마토와 같은 산성 식물의 묘목을 키우는 데 사용할 수 있습니다. 식물이 충분히 자라면 화분 등을 흙에 심을 수 있습니다. 팀은 또한 지속 가능한 전자 장치용 버튼과 같이 전기를 전도할 수 있는 부품을 만들기 위해 활성탄을 부지에 추가할 수 있습니다.

Rivera는 커피 찌꺼기로 인쇄하는 것이 결코 널리 퍼진 관행이 될 수 없다고 지적했습니다. 대신 그는 이 프로젝트를 언젠가 플라스틱을 대체할 수 있는 다른 종류의 지속 가능한 3D 프린팅 재료를 발견하기 위한 단계로 보고 있습니다.

알고 보면 커피로 무엇이든 이룰 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다.

참조: Michael L. Rivera, S. Sandra Bae 및 Scott E. Hudson의 "사용한 커피 찌꺼기로 3D 프린팅을 위한 지속 가능한 재료 설계", 2023년 7월 10일, DIS '23 .
DOI: 10.1145/3563657.3595983