利用咖啡渣開發可生物降解 3D 打印材料以推動可持續建築設計

棄置的咖啡渣未來可能成為建築材料，聽起來像是兒童故事中的情節。然而，事實上，澳洲皇家墨爾本理工大學（RMIT）的一個跨學科團隊已證明這一點並非遙不可及。該團隊在墨爾本設計週展示了從當地獲取的棄置咖啡渣所創造的建築設計。由 RMIT 科學學院的賈寶華教授及建築與城市設計學院的包尼克領導的團隊，開發了一種以咖啡廢料為基礎原料的可生物降解 3D 列印材料。透過將咖啡廢料轉化為 3D 列印的建築形狀，研究人員展示了邁向更可持續及低碳建築材料的途徑。

這項工作結合了材料科學家和建築師的專業知識，將咖啡更近一步地轉變為可生物降解的 3D 列印建築材料的可靠來源。科學團隊協助開發和理解這種材料，同時建築師則提出計算設計、製造添加劑及潛在的大規模實際建築應用。包尼克表示：「科學團隊在材料開發和理解方面擁有深厚的專業知識，而我們的團隊則探索如何利用材料特性來指導計算設計、增材製造和更大規模的建築應用。」

咖啡渣的環保潛力

尋找更環保的材料，賈教授的實驗室研究人員轉向了咖啡，因為該地區咖啡資源豐富且對環境友好。他們注意到許多咖啡渣被隨意丟棄，因此團隊檢視這些咖啡廢料是否能再利用以增強建築材料的設計和強度。賈教授指出：「我們在工作中使用大量的 3D 列印，而這個過程通常使用許多由玉米澱粉或不太環保的材料製成的塑料。鑒於墨爾本以其咖啡文化聞名，我們認為這是一個值得研究的材料。」

在研究過程中，團隊成員劉康表示，該項目顯示出建築師通常因成本高而避免的複雜形狀，實際上可以提高材料的性能和功能。劉康說：「使用咖啡渣，這種材料可以支援聲音吸收、隔熱、氣味及外觀，為建築師提供另一個設計層面。」在實驗室研究和測試後，他們將該項目推進至一個完整的空間演示，展示了咖啡作為可生物降解 3D 列印建築材料的可行原料的強大案例。

循環經濟的實踐案例

她表示：「這提供了一個具體的例子，展示循環經濟研究如何付諸實踐，顯示日常廢棄物如何轉化為設計、先進製造及潛在未來建築應用的有用材料。」咖啡作為一種重要的生物材料，已與其他生物系統相結合，成為一種基於生物的原材料。作為醫療生物材料，研究人員正在將咖啡與其他材料結合，以開發抗菌薄膜、傷口癒合敷料及抗氧化劑傳遞系統。研究人員也在使用咖啡製作可持續的生物塑料和包裝材料。

咖啡渣如何改變建築材料的未來

這項研究不僅展示了咖啡渣在建築材料中的潛力，還強調了可持續發展的重要性。在當前環保意識高漲的背景下，利用日常廢棄物來開發新材料，能有效減少資源浪費，並推動循環經濟的實踐。咖啡渣的應用不僅限於建築，還可擴展至醫療和包裝等領域，顯示出其廣泛的應用潛力。