Recycling-Konzept 13.09.2023, 07:00 Uhr

3D-Druck: Kaffeetassen aus Kaffeesatz

Amerikanische Forschende beschreiten einen interessanten Weg zu mehr Nachhaltigkeit. Sie verwenden als Rohstoff für verschiedene Produkte einen nachwachsenden Rohstoff, der eigentlich als Abfall gilt: Kaffeesatz. Er dient als Basis für Produkte aus dem 3D-Drucker.

Kaffeesatz

Herkömmlicher Kaffeesatz ist die Basis für das neue 3D-Druck-Material.

Foto: panthermedia.net/EdVal (YAYMicro)

3D-Druck-Verfahren werden immer schneller, besser und effizienter. Ihre Bedeutung für das produzierende Gewerbe wird ohne Frage wachsen, aber das ist noch nicht alles: Mit handelsüblichen 3D-Druckern stellen Ingenieure und Ingenieurinnen beispielsweise Prototypen her und Kunstschaffende drucken Modelle, die ihnen als Vorlage für größere Objekte dienen. Sie eröffnen also die Möglichkeit für Experimente, was gleichzeitig dazu führt, dass viel Ausschuss im Müll landet. Nachhaltig ist das nicht. Ein Team um Michael Rivera will das ändern. Rivera ist Assistenzprofessor am ATLAS-Institut und der Abteilung für Informatik an der Universität von Colorado Boulder. Die Forschenden nutzen Kaffeesatz als Basis für Druckvorgänge.

Weniger Plastik als Material für den 3D-Drucker

Dabei haben die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen keineswegs nach einem geeigneten Rohstoff für den 3D-Drucker gesucht. Sie konnten ihn quasi nicht übersehen. Während der Corona-Pandemie stapelte sich Abfall vor einem Coffee Shop, weil das Unternehmen, das ihn sonst zur Kompostierung abholte, nicht kam. Der Besitzer wollte den Kaffeesatz daher im Restmüll entsorgen – da kam Rivera eine Idee.

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Viele 3D-Drucker drucken mit einer Form von Thermoplast, beispielsweise mit Polymilchsäure (PLA). Dieses Material ist theoretisch kompostierbar, aber nur ein Bruchteil der Kompostieranlagen in den Vereinigten Staaten nimmt es an. „Wenn man es auf eine Mülldeponie wirft, wo der Großteil von PLA landet, dauert es bis zu 1.000 Jahre, bis es sich zersetzt“, sagt Rivera.

Er suchte nach einem Weg, zwei Probleme auf einmal zu lösen. Er wollte Plastikmüll reduzieren und gleichzeitig eine sinnvolle Verwendung für den gebrauchten Kaffeesatz finden.

Handelsüblicher 3D-Drucker mit einfachem Aufsatz

Dafür mischt das Team getrockneten Kaffeesatz mit zwei anderen Pulvern, die online erhältlich sind: Cellulosegummi und Xanthan. Beides sind gängige Lebensmittelzusatzstoffe, die sich in einer Komposttonne leicht zersetzen. Anschließend geben die Forschenden Wasser hinzu, bis sie eine Konsistenz erreichen, die der von Erdnussbutter ähnelt.

Diesen Schleim können sie allerdings nicht direkt in einen 3D-Drucker füllen. Dafür musste Rivera zunächst eine kleine Konstruktion basteln. Sie besteht, vereinfacht gesagt, aus Plastikschläuchen und einer mit Kaffeepaste gefüllten Spritze. Selbst eine industrielle Serienproduktion wäre also problemlos umsetzbar.

Material härtet aus und ist kompostierbar

Nach Aussage der Forschenden sind die Ergebnisse ihres Experiments erstaunlich. Das Material trocknet und härtet dabei so stark aus, dass Rivera es mit unbewehrtem Beton vergleicht. „Wir haben Objekte wie Kaffeetassen mit dem 3D-Drucker hergestellt und dann fallen lassen, und sie sind nicht kaputt gegangen“, sagt er.

Er sieht ein großes Potenzial für die Umwandlung von Kaffeesatz in Gegenstände. Rivera hat zum Beispiel kleine Pflanzgefäße aus Kaffeesatz hergestellt, in denen man Setzlinge für säureliebende Pflanzen wie Tomaten anbauen kann. Sobald die Pflanzen groß genug sind, können sie inklusive Topf in die Erde eingepflanzt werden. Das Team kann dem Kaffeesatz auch Aktivkohle hinzufügen, um Teile herzustellen, die Elektrizität leiten können, wie zum Beispiel Knöpfe für nachhaltige Elektronik.

3D-Druck mit Kaffeesatz für kleine Unternehmen attraktiv

Trotz dieses großen Potenzials geht der Wissenschaftler nicht davon aus, dass Kaffeesatz sich zu einem weit verbreiten Standard-Material für den 3D-Druck entwickeln wird. Für ihn ist das Projekt eher eine Möglichkeit, das Denken zu erweitern, um weitere nachhaltige Materialien zu entdecken, die womöglich eines Tages im großen Stil Kunststoffe für den 3D-Druck ersetzen können.

Unabhängig davon könnte seine Kaffeesatz-Idee den Markt erobern. Denn gerade für kleinere Unternehmen, die individuelle Produkte in kleiner Stückzahl herstellen und viel Wert auf Nachhaltigkeit legen, ist er eine interessante Alternative. Kooperationen mit örtlichen Coffee Shops können dabei für regelmäßigen Material-Nachschub sorgen.

Ein Beitrag von:

  • Nicole Lücke

    Nicole Lücke macht Wissenschaftsjournalismus für Forschungszentren und Hochschulen, berichtet von medizinischen Fachkongressen und betreut Kundenmagazine für Energieversorger. Sie ist Gesellschafterin von Content Qualitäten. Ihre Themen: Energie, Technik, Nachhaltigkeit, Medizin/Medizintechnik.

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