Австралійські вчені виявили, що обвуглена кавова гуща може зробити бетон до 30 відсотків міцнішим. Їхній розумний рецепт може вирішити кілька проблем одночасно. Щороку у світі виробляється близько 10 мільярдів кілограмів (22 мільярдів фунтів) кавових відходів, більшість з яких потрапляє на звалища.
«Утилізація органічних відходів створює екологічну проблему, оскільки викидає велику кількість парникових газів, включаючи метан і вуглекислий газ, які сприяють зміні клімату », – пояснив інженер Університету RMIT Раджив Ройчанд, коли дослідження було опубліковано у 2023 році.
Зі стрімким зростанням будівельного ринку у світі також постійно зростає попит на ресурсоємний бетон, що спричиняє ще один ряд екологічних проблем.
«Постійний видобуток природного піску по всьому світу – зазвичай з русел річок та берегів – для задоволення швидкозростаючих потреб будівельної галузі має великий вплив на навколишнє середовище», – сказав інженер RMIT Цзе Лі.
«Існують критичні та довготривалі проблеми у підтримці сталого постачання піску через обмежений характер ресурсів та вплив видобутку піску на навколишнє середовище. Завдяки підходу циркулярної економіки ми могли б запобігти потраплянню органічних відходів на сміттєзвалища, а також краще зберегти наші природні ресурси, такі як пісок».
Органічні продукти, такі як кавова гуща, не можна додавати безпосередньо до бетону, оскільки вони виділяють хімічні речовини, які послаблюють міцність будівельного матеріалу. Тож, використовуючи низькі рівні енергії, команда нагріла кавові відходи до понад 350°C (близько 660°F), позбавляючи їх кисню.
Цей процес називається піролізом. Він розщеплює органічні молекули, в результаті чого утворюється пористе, багате на вуглець деревне вугілля, яке називається біовугіллям, яке може утворювати зв’язки з цементною матрицею та таким чином вбудовуватися в неї.
Ройчанд та його колеги також спробували піролізувати кавову гущу при температурі 500°C, але отримані частинки біовугілля були не такими міцними. Дослідники попередили, що їм все ще потрібно оцінити довгострокову міцність свого цементного продукту.
Зараз вони працюють над тестуванням того, як гібридний кавово-цементний комплекс поводиться в умовах циклів заморожування/відтавання, водопоглинання, стирання та багатьох інших стресових факторів. Команда також працює над створенням біовугілля з інших органічних відходів, включаючи деревину, харчові продукти та сільськогосподарські відходи.
«Наші дослідження перебувають на ранніх стадіях, але ці захопливі висновки пропонують інноваційний спосіб значно зменшити кількість органічних відходів, які потрапляють на сміттєзвалища», – сказала інженерка Королівського технологічного інституту Шеннон Кілмартін-Лінч.
«Натхнення для мого дослідження, з точки зору корінних народів, пов’язане з турботою про країну, забезпеченням сталого життєвого циклу всіх матеріалів та уникненням потрапляння речей на сміттєзвалища, щоб мінімізувати вплив на навколишнє середовище».
Їхнє дослідження було опубліковано в журналі Cleaner Production.