新加坡研究將食物垃圾轉化為可3D打印的生物材料 
2020年4月，新加坡科技設計大學（SUTD）在《Scientific Reports》雜志上發表了一篇論文，研究了如何將城市食物垃圾通過生物技術轉化為生物復合3D打印材料。

該研究小組認為，如今，FFF系統中使用的大多數聚合物不可生物降解，并且隨著時間的推移會造成嚴重的環境破壞。仿效自然生命周期的制造業可能會有助于向更可持續的社會轉變。

生產材料→制造產品→進行生物降解→再利用 的循環系統可以減輕大部分環境破壞。

SUTD的科學家使用黑兵蒼蠅將城市有機食物垃圾生物轉化為甲殼質，因為他們“構成了有機廢物生物轉化的主要技術”。蒼蠅被喂食了水果和蔬菜殘留物，面粉廢料，啤酒廠用過的谷物和豆渣。在成蟲生長前階段，收集果蠅并將其脂肪，蛋白質和幾丁質分離。幾丁質是蒼蠅角質層或“外殼”的主要結構成分。

 

 

新加坡研究將食物垃圾轉化為可3D打印的生物材料

基于城市環境中生物轉化的封閉式生產循環（圖片來自SUTD）

 

 

3D打印幾丁質生物復合材料

一旦分離，就將幾丁質鑄成厚度為250微米的薄膜，并進行了一系列機械測試。收獲的幾丁質的極限抗張強度（UTS）平均為32.5 MPa，楊氏模量平均為1.12 GPa。由于UTS類似于商品塑料（25-35 MPa），因此研究人員確定收獲的幾丁質適合于生產堅固的復合材料和3D零件。

由果蠅的幾丁質制成真菌類粘合材料（FLAM），一種殼聚糖-纖維素生物復合材料。復合材料具有相對較高的楊氏模量0.26 GPa，與硬質聚合物泡沫，金屬泡沫和軟木相似。然后，通過自定義FFF設置，成功將FLAM用于3D打印。研究團隊認為，他們的工作已朝著建立更可持續的循環制造周期邁出了一步，其中包括從食物垃圾中合成材料，對該材料進行處理以及制造3D對象，這些對象由于其天然來源而可以在循環中重復使用。

 

 

新加坡研究將食物垃圾轉化為可3D打印的生物材料

使用幾丁質生物復合材料3D打印物體（圖片來自SUTD）

 

 

該研究的詳細信息可在論文“Circular manufacturing of chitinous bio-composites via bioconversion of urban refuse”中找到。 該論文由Naresh Sanandiya，Christoph Ottenheim，Jun Wei Phua，Augusta Caligiani，Stylianos Dritsas和Javier Fernandez合著。

在eco-3D打印社區中，長期以來一直在探索使用可持續材料的3D打印。 在2018年，同一研究團隊從FLAM的先前迭代中打印了1.2m渦輪葉片。

橡樹嶺國家實驗室和緬因大學的科學家聯手生產了納米纖維素增強的PLA。 該項目的最終材料可能包含多達50％的納米纖維素纖維，預計其抗拉強度與鋁相似，同時具有導電性且無毒。