De wereld genereert meer dan zes miljoen ton koffiedik, volgens de International Coffee Organization. Het journaal Landbouw en levensmiddelenchemie meldde in 2012 dat meer dan de helft van het gebruikte koffiedik op stortplaatsen terechtkomt. Cellulose-nanovezels zijn de bouwstenen voor kunststofharsen waarvan biologisch afbreekbare kunststofproducten kunnen worden gemaakt.

Het YNU-team, geleid door Izuru Kawamura, een universitair hoofddocent aan de Graduate School of Engineering Science, uiteengezet om voort te bouwen op eerder onderzoek naar het extraheren van cellulose-nanovezels uit koffiedik. Ze publiceerden hun bevindingen op 1 april in het tijdschrift Cellulose .

"Ons uiteindelijke doel is om met onze cellulose-nanovezels een duurzaam recyclingsysteem op te zetten in de koffie-industrie, " zei Kawamura. "Nu, in steeds meer restaurants en cafés is het gebruik van rietjes voor eenmalig gebruik verboden. In navolging van die beweging, we willen een transparant wegwerpkoffiekopje en rietje maken met een additief dat bestaat uit cellulose-nanovezels van gebruikt koffiedik."

De vraag naar cellulose-nanovezels neemt wereldwijd toe, naarmate industrieën hun potentieel realiseren als een milieuvriendelijkere en duurzamere manier om kunststoffen te produceren.

"Cellulose-nanovezels zijn tot nu toe voornamelijk gemaakt van op hout gebaseerde materialen zoals pulp, " zei Kawamura. "Cellulose nanovezels kunnen potentieel worden geleverd door alle planten uit de natuur. We willen benadrukken dat gebruikte koffiedik een veelbelovende grondstof is."

De sleutel tot het extraheren van cellulose-nanovezels uit gebruikt koffiedik ligt in cellulose, het materiaal waaruit de celwanden van de bonen bestaan ​​en is goed voor ongeveer de helft van het gewicht en het volume van de koffiedik.

Het YNU-team voerde het experiment uit om cellulose-nanovezels te isoleren van de celwanden van bonen door katalytische oxidatie, een proces dat de celwanden oxideert met behulp van een katalysator. Dit is een methode die eerder werd gerapporteerd door Akira Isogai van de Universiteit van Tokyo.

Het team onderzocht de resulterende cellulose-nanovezels met beeldvormingstechnieken, waaronder röntgendiffractie, elektronenmicroscopie, en thermogravimetrische analyse - een methode om de fundamentele structurele kenmerken van cellulose-nanovezels te observeren en die te vergelijken die zijn afgeleid van hout. De op koffiegemalen gebaseerde cellulose-nanovezels vertoonden uniformiteit en integreerden goed in polyvinylalcohol, de bouwsteen voor een verscheidenheid aan industriële en consumentenproducten. Zijn team ontdekte dat hun gemiddelde diameter 25 nanometer was. Als referentie, een mensenhaar meet ongeveer 90, 000 nanometer in diameter.

Een dergelijke consistentie en integratie met polymeerharsen zijn mijlpalen die het potentieel aantonen van op koffie gemalen cellulose nanovezels als houtvervanger, Kawamura zei, maar verder onderzoek is nodig om een ​​commercieel levensvatbaar proces te ontwikkelen.

Kawamura gelooft dat cellulose-nanovezels binnenkort een belangrijke rol kunnen spelen in de auto-industrie, biedt een lichtgewicht alternatief voor staal en kunststof voor carrosserieën. Aangezien de emissienormen steeds strenger worden, de markt voor lichtere auto's zal groeien, waardoor cellulose-nanovezels een steeds waardevollere grondstof worden.

"Het totale gewicht van plastic hars gemaakt door cellulose-nanovezels is erg licht in vergelijking met staal, " zei Kawamura. "Het zal een efficiënte reductie van CO . opleveren ₂ emissie." Harsen gebouwd op nanovezels werken ook goed bij 3D-printen, waardoor ze een milieuvriendelijk alternatief zijn voor op aardolie gebaseerde kunststoffen voor een groot aantal potentiële producten.

Dit nieuwe proces kan een zegen zijn voor de koffie-industrie, die beperkte mogelijkheden heeft om geld te verdienen met verbruikt koffiedik. Sommige steden hebben recyclingprogramma's, waar gebruikt koffiedik wordt hergebruikt als voedingsrijke compost voor kassen en champignonkwekerijen. Andere programma's sturen verbruikt koffiedik naar faciliteiten die biogas produceren. Maar over het algemeen, de meeste koffiedik belandt nog steeds op stortplaatsen.