Le marc de café et les spores de champignons imprimables en 3D, alternative compostable au plastique

Seuls 30 % des grains de café sont solubles dans l’eau, et de nombreuses méthodes d’infusion visent à en extraire beaucoup moins que cela. Ainsi, sur les 1,6 milliard de livres de café que les Américains consomment chaque année, plus de 1,1 milliard de livres de marc tombent des filtres dans les bacs à compost et les poubelles.

C’est en regardant s’accumuler le marc de sa propre machine à expresso que Danli Luo, doctorante en conception et ingénierie centrées sur l’humain à l’université de Washington, a vu une opportunité. Le café est riche en nutriments et stérilisé pendant l’infusion. Il est donc idéal pour la croissance des champignons qui, avant de se transformer en champignons, forment une « peau mycélienne ». Cette peau, sorte de système racinaire blanc, peut lier des substances libres et créer un matériau solide, résistant à l’eau et léger.

Luo et une équipe de l’université de Washington ont mis au point un nouveau système pour transformer ce marc de café en une pâte qu’ils utilisent pour imprimer en 3D des objets : matériaux d’emballage, morceaux d’un vase, petite statue. Ils inoculent la pâte avec des spores de champignons Reishi, qui se développent sur les objets pour former une peau mycélienne. Cette peau transforme le marc de café – même lorsqu’il prend des formes complexes – en une alternative au plastique, résistante et entièrement compostable. Pour les motifs complexes, le mycélium fusionne les pièces imprimées séparément pour former un seul objet.

« Nous sommes particulièrement intéressés par la création de systèmes destinés à des personnes telles que les propriétaires de petites entreprises qui fabriquent des produits en petites séries, par exemple de la verrerie délicate qui a besoin d’un emballage résistant pour être expédiée », a déclaré l’auteur principal, M. Luo. « Nous avons donc travaillé sur de nouvelles recettes de matériaux qui peuvent remplacer des produits comme le polystyrène par quelque chose de plus durable et qui peut être facilement personnalisé pour une production à petite échelle. »

Pour créer la pâte « Mycofluid », Luo a mélangé du marc de café usagé avec de la farine de riz brun, des spores de champignons Reishi, de la gomme xanthane (un liant alimentaire courant que l’on trouve dans les crèmes glacées et les vinaigrettes) et de l’eau. Luo a également construit une nouvelle tête d’imprimante 3D pour l’imprimante 3D Jubilee, conçue par le laboratoire Machine Agency de l’université du Wisconsin. Le nouveau système d’impression peut contenir jusqu’à un litre de pâte.

L’équipe a imprimé divers objets avec le Mycofluid : l’emballage d’un petit verre, trois morceaux d’un vase, deux moitiés d’une statue Moai et un cercueil en deux parties de la taille d’un papillon. Les objets ont ensuite été recouverts d’un bac en plastique pendant 10 jours, au cours desquels le mycélium a formé une sorte de coquille autour du Mycofluide. Dans le cas de la statue et du vase, les pièces séparées ont également fusionné.

Le processus est le même que pour les kits de champignons cultivés à la maison : Maintenir le mycélium humide pendant qu’il se développe à partir d’un matériau riche en nutriments. Si les morceaux restaient plus longtemps dans le bac, de véritables champignons pousseraient sur les objets, mais au lieu de cela, ils sont retirés une fois que la peau blanche du mycélium s’est formée. Les chercheurs ont ensuite séché les morceaux pendant 24 heures, ce qui a stoppé la fructification des champignons.

Le matériau fini est plus lourd que le polystyrène – plus proche de la densité du carton ou du charbon de bois. Après une heure au contact de l’eau, il n’a absorbé que 7 % de poids supplémentaire en eau et a séché pour se rapprocher de son poids initial tout en conservant sa forme. Il était aussi solide et résistant que le polystyrène et la mousse de polystyrène expansé, la substance utilisée pour fabriquer le polystyrène.

Bien que l’équipe n’ait pas spécifiquement testé la compostabilité du matériau, tous ses composants sont compostables (et, en fait, comestibles, bien que moins appétissants).

Le Mycofluide nécessitant un marc de café usagé relativement homogène, il serait difficile de l’utiliser à grande échelle, mais l’équipe s’intéresse à d’autres formes de matériaux recyclés susceptibles de former des biopastes similaires.

L’équipe s’intéresse toutefois à d’autres formes de matériaux recyclés susceptibles de former des biopastes similaires. « Nous souhaitons étendre ce procédé à d’autres matériaux bio-dérivés, tels que d’autres formes de déchets alimentaires », a conclu M. Luo.

Légende illustration : Le matériau d’emballage autour de ce petit verre a été imprimé en 3D à partir de marc de café usagé. Un mycélium blanc (sorte de système racinaire pour les champignons) se développe à l’extérieur, ce qui transforme le marc en une alternative compostable au polystyrène.Luo et al./3D Printing and Additive Manufacturing

Source : U. Washington