Финансируемый Европейским союзом (ЕС) проект BARBARA (Биополимеры с расширенными функциональными возможностями для строительных и автомобильных деталей, обрабатываемых с помощью аддитивного производства) завершил четырехлетние исследования по производству биологических материалов, подходящих для прототипов 3D-печати в автомобильном и строительном секторах.
В рамках программы ЕС Horizon 2020 проект объединил 11 партнеров из Испании, Италии, Германии, Швеции и Бельгии для разработки новых материалов для 3D-печати из пищевых отходов и побочных продуктов сельского хозяйства.
Экологические и социальные опасения по поводу количества выбрасываемых и выбрасываемых в отходы продуктов питания в развитых странах неуклонно росли на протяжении последнего десятилетия. Фактически, только в ЕС ежегодно производится около 110 миллионов тонн пищевых отходов.
Четыре года назад, имея бюджет в 2,7 миллиона евро, участники проекта BARBARA решили найти способы повторного использования биоотходов для производства биопластиков с добавленной стоимостью в промышленных целях. Целью инициативы было использование недавно созданных биоматериалов для создания концептуальных прототипов, изготовленных с использованием процесса 3D-печати Fused Filament Fabrication (FFF).
Проект требовал, чтобы новые материалы были основаны на пищевых отходах, таких как овощи, фрукты и орехи, или на побочных продуктах сельского хозяйства, таких как кукуруза. Материалы также должны были обладать особыми механическими, термическими и антимикробными свойствами, чтобы быть пригодными для промышленного использования в компонентах автомобильной и строительной отраслей.
Автомобильный сектор был выбран для этого проекта из-за его зачастую индивидуального подхода к компонентам, форме и дизайну транспортных средств, что требует высокой степени гибкости и инновационных возможностей. Строительный же сектор был выбран из-за его уникальных характеристик и требований, включая детали, которые часто необходимо изготавливать на заказ.
В ходе проекта было успешно разработано восемь новых материалов на биологической основе. Материалы прошли высокие температуры, обработку водяным охлаждением, а также связывание и упрочнение материала для создания катушек с нитями, подходящих для процесса FFF.
Материалы содержали полиэфирные и полиамидные полимеры, смешанные с полисахаридами, полученными из кукурузы, и добавки из граната, пигмент и аромат лимона, а также скорлупу миндаля. Каждое из этих добавлений придавало материалам разные текстуры, цвета и ароматы, а также антимикробные и антиоксидантные свойства.
Команды изготовили демонстрационные прототипы, такие как дверные обшивки автомобилей, дверные ручки и панели приборной панели для использования в автомобильном секторе, а также формы и инструменты для создания узлов для балочных ферм в строительном секторе.
Как сообщается, следующим шагом проекта является расширение масштабов работы, которая была проделана до сих пор, чтобы вывести прототипы из лаборатории на полупромышленный уровень.
Аддитивное производство из пищевых отходов - не новое явление, на самом деле фирмы, занимающиеся 3D-печатью, уже много лет разрабатывают биоматериалы из пищевых отходов и других материалов. Однако в эпоху, когда всё больше возрастает объём потребления продуктов питания, при этом ежегодно теряются примерно 1,3 миллиарда тонн еды во всем мире, это область, которую используют представители сектора 3D-печати.
Еще в 2015 году итальянский дизайнер Марина Чекколини начала создавать свой собственный потенциальный материал для 3D-печати под названием AgriDust, вдохновленный обезвоженной кожурой мандарина. AgriDust, содержащаяся картофельный крахмал, была создана из всевозможных продуктов, которые можно найти на местной свалке, включая кофейную гущу, скорлупу арахиса, кожуру апельсина и лимона, кожуру томатов и стручки фасоли.
В другом месте Исследовательская студия Digital Matter Intelligent Construction при Институте передовой архитектуры Каталонии представила новый тип биопластика, способного заменить традиционный полиэтилентерефталат на нефтяной основе, а основанная студентом стартап-компания Genecis объединила биотехнологии, машинное обучение и и микробную инженерию для преобразования пищевых отходов в PHA, полностью биоразлагаемую форму пластика.
При несколько ином подходе стартап Upprinting Food из Нидерландов принимает хлеб, фрукты и овощи, которые были выброшены из-за того, что они слишком уродливые или спелые для продажи, но вместо того, чтобы превращать пищевые отходы в биопластический материал, Фирма смешивает различные ингредиенты для создания съедобных закусок, напечатанных на 3D-принтере.