咖啡渣的轉生之旅:強化混凝土、再製成容器,還能加進化妝品?

據估計,全球每天消耗20億杯咖啡,每年產生大約6000萬噸的咖啡廢渣。 圖/Unsplash/Nathan Dumlao
據估計,全球每天消耗20億杯咖啡,每年產生大約6000萬噸的咖啡廢渣。 圖/Unsplash/Nathan Dumlao

許多人每天早晨都要來一杯咖啡,但泡完咖啡後剩餘的咖啡渣,除了放冰箱除臭,是否有其他再利用的機會?不少研究人員看好廢棄咖啡渣的前景,已投身研究多年,他們會如何讓咖啡渣轉生?

走進美國的星巴克門市,總能在角落看到一個黑色桶子,裡面裝著一袋袋包裝好的咖啡渣,供人免費取用。桶子上寫著:「咖啡渣具有多種用途,可以堆肥、驅除害蟲、身體磨砂,還是花園的天然肥料!」讓人一目了然咖啡渣的功用,事實上,咖啡渣的用處可不僅於此。

咖啡渣製成生物炭 為混凝土增加30%強度

咖啡渣是日常生活常見的廢棄物,但他們的歸處可不只是垃圾掩埋場,近年來在各領域專家的研究下,有了愈來愈廣泛的應用。

其中一個備受矚目的新應用,就是取代混凝土中的部分沙子,神奇的是,研究發現加入咖啡渣的新配方,能讓混凝土的強度增加將近30%。

主持這項研究的皇家墨爾本理工大學材料科學家暨結構設計工程師羅伊前德(Rajeev Roychand)表示,咖啡渣在原始狀態下沒有太大用處,但是經過熱分解(在沒有氧氣的情況下加熱咖啡渣),使之成為生物炭後,情況就完全改觀。

「生物炭具有能夠吸收水份的孔隙結構,當它與混凝土混合,這些顆粒就成為混凝土中的微型水庫,具有保溼的作用,」羅伊前德解釋,當混凝土開始凝固硬化,生物炭能緩慢釋放它儲存的水份,減少混凝土在乾燥過程中產生裂縫與收縮,進而提高強度。

皇家墨爾本理工大學將咖啡渣經過處理後製成生物炭,發現能讓混凝土強度增加近30%。 圖/Carelle Mulawa-Richards/RMIT University
皇家墨爾本理工大學將咖啡渣經過處理後製成生物炭,發現能讓混凝土強度增加近30%。 圖/Carelle Mulawa-Richards/RMIT University

這項研究始於想要解決垃圾掩埋場有機廢棄物的排放問題。根據估計,全球每天消耗20億杯咖啡,每年產生大約6000萬噸的咖啡廢渣。當這些咖啡渣進入垃圾掩埋場,就如其他有機化合物一樣會釋放出甲烷——其暖化效應足足是二氧化碳的25倍。

研究團隊使用咖啡渣生物炭取代混凝土中的沙子,不僅減少了進入掩埋場的咖啡渣量,也能降低對沙子開採的需求,減少對棲地的破壞。

利用自然分解特性 轉生為可回收再利用的3D列印原料

咖啡渣的另一最新應用,則是成為3D列印的原料。

自1981年第一台3D列印機問世,迅速普及的3D列印已經成為製造、設計、建築、藝術、醫療等多元產業的重要配備。3D列印最常使用的原料是聚乳酸(PLA),然而當聚乳酸進入垃圾掩埋場,需要長達1000年才能分解。

解決廢棄物汙染的問題必須從源頭著手。科羅拉多大學博爾德分校電腦科學助理教授里維拉(Michael Rivera)靈光一閃,想到隨手可得的咖啡渣。

「當你沖泡一杯咖啡,只會喝到咖啡豆中的20%成分,剩下80%都是廢棄的咖啡渣,」里維拉表示,若咖啡渣能成為3D列印材料,不僅能減少塑膠垃圾,還能讓咖啡渣有再一次的生命。

於是,他與同事經過多次試驗,最後調配出結合咖啡渣、纖維素粉、黃原膠與水的黏稠糊狀原料。這項3D列印原料在乾燥後,擁有與未加固混凝土相似的硬度,而且很容易在堆肥中自然分解。團隊在經過改造的3D列印機中使用這項原料,已經成功製造出花盆、一次性濃縮咖啡杯等產品。而且因咖啡渣的生物可分解特性,這個「花盆」還能連同裡面的番茄苗、花苗或菜苗,一併種在土壤中。

「使用咖啡渣讓3D列印的過程變得更永續,」里維拉表示,如果3D列印出的原型失敗,或是不再需要,只要放回咖啡研磨機打碎,就能重新利用。

研究團隊以咖啡渣為3D列印的原料並製成花盆。 圖/Michael Rivera/University of Colorado Boulder
研究團隊以咖啡渣為3D列印的原料並製成花盆。 圖/Michael Rivera/University of Colorado Boulder

再造為精煉咖啡油 國際大牌The Body Shop、妮維雅都買單

咖啡渣不只能應用在工業與工藝領域,也有更多廠商嘗試將它加入護理皮膚、頭髮等的美容產品中。

2016年創立的丹麥生物技術公司Kaffe Bueno,堪稱是將咖啡渣「升級再造」(upcycle)的代表。它利用歐洲創新理事會250萬歐元的資助,打造出世界上第一座咖啡生物精煉廠,已於去(2023)年正式落成。

這座精煉廠每年能分餾處理多達500噸的咖啡渣,製造具有滋養、抗氧化成分的化合物。該公司提煉出的咖啡油Kaffoil,已經成為The Body Shop洗髮精與妮維雅護膚霜的原料。

看上咖啡渣的商機潛力,丹麥公司Kaffe Bueno將咖啡渣回收再製成化妝品原料「Kaffoil」。 圖/Kaffe Bueno
看上咖啡渣的商機潛力,丹麥公司Kaffe Bueno將咖啡渣回收再製成化妝品原料「Kaffoil」。 圖/Kaffe Bueno

2020年,該公司與丹麥連鎖飯店Sinatur合作,將飯店的咖啡渣升級再造為盥洗與護膚產品,重新為飯店所用。2022年,妮維雅更將Kaffe Bueno萃取的咖啡油,加入Naturally Good系列的乳霜中,在各大超市販售。

「我們始終相信咖啡的改變力量,生物精煉廠不僅應證了這信念,也反映了循環經濟的重要性,」Kaffe Bueno執行長梅迪那(Juan Medina)表示。


參考資料


本文授權轉載自《低碳生活部落格》,內容由台達電子文教基金會及台灣環境資訊協會共同企劃。(原文標題:咖啡渣的轉生之旅:強化混凝土、再製成容器,還能加進化妝品?


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