咖啡渣有望成為生產纖維素奈米纖維的木材替代品

　　根據國際咖啡組織的調查，全世界產生的咖啡渣超過600萬噸。而咖啡渣貨幣化的選擇有限，僅部分城市訂定回收計畫，如作為生產沼氣的材料或溫室與蘑菇農場的堆肥，《農業和食品化學》期刊於2012年的報告指出一半以上的咖啡渣以掩埋方式處理。

　　奈米纖維素是製成生物可降解塑膠的基底成分。隨著製造工業意識到利用奈米纖維素產出的塑膠對環境更友善且為永續性方法，全球對該材料的需求逐漸增長。迄今為止，纖維素奈米纖維主要由紙漿等木質材料製成，而橫濱國立大學(YNU)工程科學研究生院副教授Izuru Kawamura的研究著眼於從咖啡渣提取出奈米纖維素的工藝，並將其發表於《纖維素》期刊。研究團隊的最終目標是期望在咖啡行業中建立起回收再利用系統，並利用此成分製造出透明的一次性咖啡杯與吸管，藉以因應越來越多餐廳被禁用一次性塑膠吸管的狀況。除此之外，隨著廢氣排放標準越來越嚴格，輕型汽車的市場將越來越增長，因此，奈米纖維素可能可應用於汽車工業中，將作為車身鋼材與塑膠的輕巧替代品，並且搭配3D列印技術使其成為具有更高價值的商品。【延伸閱讀】福特公司開發咖啡糠於汽車零件的多元用途

　　此項提取工藝的關鍵在於纖維素，纖維素是構成咖啡豆細胞壁材料，約佔咖啡渣重量和體積的一半。因此，YNU研究小組根據東京大學—Akira Isogai發表的提取方法以催化劑進行催化氧化作用，將奈米纖維素從氧化的咖啡豆細胞壁分離出來。之後，再利用X光、電子顯微鏡和熱重分析的成像結果來檢視奈米纖維素的基本結構特徵並將其與來自木材的衍生物進行比較。其中，熱重分析是一種隨著溫度（等加熱速率）或時間（等溫和/或質量守恆的損失）的增加改變反應物之物性及化性。實驗結果顯示從咖啡渣提取的奈米纖維素與人類頭髮直徑(90,000奈米)相比，其平均直徑僅為25奈米，並具有均一性，可很好地與聚乙烯醇(各種工業與消費性產品的基底成分)融合。Kawamura表示這種均一性及良好的融合性證明了咖啡渣提取的奈米纖維素具有替代木材的潛力，但仍須進一步開發出商業可行的辦法。

資料來源

• Phys.org
• Structural characterization of cellulose nanofibers isolated from spent coffee grounds and their composite films with poly(vinyl alcohol): a new non-wood source

文章摘譯

• 農業科技決策資訊平台管理團隊