Champignons, marc de café et impression 3D : une alternative au plastique ?
En France, le café est la première boisson chaude la plus consommée, avec près de 8 français sur 10 qui en boivent quotidiennement. Globalement, 5,4 kilos de café sont consommés tous les ans par chaque français. Imaginez alors la quantité de marc de café jeté chaque année ! Alors, comment donner une seconde vie au marc de café et le recycler de manière significative ? Danli Luo, doctorante en ingénierie à l’université de Washington, a vu une opportunité scientifique dans sa rencontre quotidienne avec la machine à café et, avec ses collègues, a développé une méthode d’impression 3D du marc de café pour lui donner de nouvelles formes. Ce développement offre une alternative écologique au plastique.
Du grain à l’imprimante
Le café est extrêmement riche en nutriments et est stérilisé lorsqu’il est infusé. Le marc de café est donc un terreau idéal pour les champignons. Lorsqu’ils se développent, ils forment d’abord un système racinaire complexe, le mycélium, avec une peau fine et blanchâtre. Le mycélium de champignon est aujourd’hui de plus en plus utilisé comme matériau de fabrication. De nombreuses entreprises, chercheurs et designers l’expérimentent parce qu’il est léger, robuste et hydrofuge. Luo et son équipe de chercheurs ont combiné du marc de café avec des spores de champignon reishi pour tirer parti de ces deux avantages. Ils ont également ajouté de la farine de riz brun et de la gomme xanthane. Ils ont ainsi obtenu une pâte imprimable à base de café, qu’ils ont appelée « Mycofluid » et qui a servi de matériau d’impression pour de nouvelles structures.
La pâte de marc de café est transformée en nouvelles structures par impression 3D
Pour améliorer l’imprimante 3D Jubilee du Machine Agency Lab de l’université de Washington, Luo a également mis au point une tête d’impression d’une plus grande capacité (1 litre) pour la pâte, afin que divers objets puissent être extrudés. Dans ce processus, les spores de champignon reishi injectées dans la pâte garantissent la formation d’une peau de mycélium après l’impression. Les structures imprimées doivent être stockées pendant dix jours pour que cela se produise. La peau de mycélium est alors suffisamment formée et contribue à la stabilité de l’objet imprimé. Afin d’éviter une véritable croissance fongique sur les objets en café, les pièces doivent être séchées. Dès que la formation d’humidité cesse, les champignons cessent de se développer.
Le marc de café pour un emballage durable
Il en résulte des pièces légèrement plus lourdes que le polystyrène, mais dont la densité est similaire à celle du carton et qui sont à peu près aussi solides et résistantes que le polystyrène. En outre, les structures imprimées sont entièrement compostables et théoriquement comestibles. La pâte est donc particulièrement adaptée aux matériaux d’emballage et représente une alternative écologique au plastique et au polystyrène. Par exemple, l’équipe a imprimé des emballages pour un verre, des pièces de vase et deux moitiés de statue Moai.
L’emballage d’un pot imprimé à partir de marc de café et recouvert d’une peau de mycélium.
« Nous sommes particulièrement intéressés par la création de systèmes pour des personnes telles que les propriétaires de petites entreprises produisant des produits en petites séries – par exemple, de petits objets fragiles en verre qui ont besoin d’un emballage résistant pour être expédiés, a déclaré Danli Luo. Nous avons donc travaillé sur de nouvelles recettes de matériaux qui peuvent remplacer des produits comme le polystyrène par des produits plus durables et qui peuvent être facilement adaptés à la production à petite échelle. »
Danli Luo a précisé que le processus n’était pas destiné à la production en série. Il nécessiterait de grandes quantités de marc de café homogène pour être mis à l’échelle, ce qui n’est pas toujours possible. C’est pourquoi le groupe de recherche travaille actuellement sur des pâtes biosourcées similaires pour l’impression 3D, basées sur cette approche.
« Nous souhaitons étendre cette approche à d’autres matériaux bio-dérivés, tels que d’autres formes de déchets alimentaires, a ajouté Danli Luo. Nous voulons soutenir largement ce type de développement flexible, et ne pas nous contenter d’apporter une seule solution à ce problème majeur que sont les déchets plastiques. » L’étude complète, publiée dans la revue 3D Printing and Additive Manufacturing le 23 janvier, est disponible ICI.
La peau de mycélium qui entoure la structure imprimée en marc de café en assure la stabilité.
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*Crédits de toutes les photos : Luo et al./3D Printing and Additive Manufacturing
