Recykling zużytych kapsułek do ekspresów do kawy i druk 3D sensorów wykrywających kofeinę

W dzisiejszych czasach recykling materiałów i zrównoważone wykorzystanie zasobów staje się coraz bardziej istotne. Ostatnie badania naukowe donoszą o ciekawym zastosowaniu przemysłowych odpadów PLA pochodzącego z kapsułek do ekspresów kawowych, które można przekształcić w elektroanalityczne sensory do wykrywania kofeiny w próbkach herbaty i kawy.

W badaniach przeprowadzonych przez naukowców z Brazylii i Wielkiej Brytanii, zastosowano nieprzewodzące i przewodzące filamenty, aby wyprodukować pełne komórki elektroanalityczne, w tym elektrody produkowane metodą druku 3D. Komórka elektroanalityczna została zaprojektowana z oddzielnymi wydrukami dla korpusu komórki i elektrod, co zwiększa możliwość recyklingu systemu. Korpus komórki wykonany z nieprzewodzącego filamentu mógł być przetwarzany trzykrotnie, zanim doszło do uszkodzenia druku z powodu zanieczyszczeń.

Naukowcy opracowali trzy specjalistyczne formuły przewodzącego filamentu, z których PLA (61,62% wag.), czarny węgiel (CB, 29,60% wag.) oraz poli(etylenosukcynian) (PES, 8,78% wag.) zostały uznane za najbardziej odpowiednie ze względu na równoważne właściwości elektrochemiczne, niższy koszt materiału oraz lepszą stabilność termiczną w porównaniu z filamentami o wyższym ładunku PES.

System ten pozwala na wykrywanie kofeiny z czułością wynoszącą 0,055 ± 0,001 μA μM–1, granicą wykrywalności 0,23 μM, granicą ilościową 0,76 μM oraz względnym odchyleniem standardowym 3,14% po aktywacji. Co ciekawe, nieaktywowane elektrody z 8,78% PES wykazały znacznie lepsze rezultaty niż aktywowane komercyjne filamenty w kierunku wykrywania kofeiny.

Badania pokazują, że aktywowana elektroda z 8,78% PES może wykrywać zawartość kofeiny w próbkach herbaty Earl Grey oraz kawy Arabica, zarówno czystej, jak i z dodatkiem kofeiny, z doskonałymi rezultatami odzysku (96,7–102%). Praca ta pokazuje zmianę paradygmatu w sposobie, w jaki druk 3D, badania elektrochemiczne i zrównoważony rozwój mogą współdziałać i wpływać na część gospodarki o obiegu zamkniętym, co można porównać do elektrochemii opartej na gospodarce o obiegu zamkniętym.

Źródło: www.pubs.acs.org
Zdjęcia: www.pixabay.com & www.pubs.acs.org