Австралійські дослідники виявили, що бетон може стати на 30% міцнішим, якщо додати в його склад оброблені та обвуглені кавові відходи.
Цей унікальний метод може одночасно розв’язати кілька екологічних проблем.
Щороку у світі утворюється близько 10 мільярдів кілограмів (22 мільярди фунтів) кавових відходів, більшість з яких потрапляє на звалища.
«Утилізація органічних відходів є серйозною екологічною проблемою, оскільки вона спричиняє викиди парникових газів, зокрема метану та вуглекислого газу, які сприяють зміні клімату», — пояснив інженер Університету RMIT Раджів Ройчанд, коли дослідження було опубліковане у 2023 році.
Зростання будівельного ринку у світі також спричиняє підвищений попит на бетон, що створює додаткові екологічні виклики.
«Безперервний видобуток природного піску, зазвичай із русел річок, для потреб будівельної галузі має значний вплив на довкілля», — зазначив інженер RMIT Джі Лі.
«Підтримання сталого постачання піску є серйозною проблемою через його обмежені ресурси та негативний екологічний вплив видобутку. Використання підходу циркулярної економіки дозволить зменшити обсяг органічних відходів на звалищах та зберегти природні ресурси, такі як пісок».
Проте органічні продукти, зокрема кавова гуща, не можуть бути додані безпосередньо в бетон, оскільки вони виділяють хімічні сполуки, що знижують міцність матеріалу. Тому вчені нагріли кавові відходи до понад 350 °C (приблизно 660 °F), позбавивши їх доступу кисню.
Цей процес називається піролізом. Він розщеплює органічні молекули, створюючи пористий, багатий на вуглець біочар, який може взаємодіяти з цементною матрицею та посилювати її.
Ройчанд і його колеги також спробували піроліз при 500 °C, проте отримані частки біочару виявилися менш міцними.
Дослідники зазначили, що необхідно ще оцінити довговічність отриманого цементу. Зараз вони тестують його стійкість до циклів заморожування/відтавання, поглинання вологи, стирання та інших навантажень.
Команда також працює над створенням біочару з інших органічних відходів, таких як деревина, харчові та сільськогосподарські відходи.
«Наше дослідження перебуває на початковій стадії, але ці захопливі результати пропонують інноваційний спосіб суттєво скоротити обсяг органічних відходів, що потрапляють на звалища», — зазначив інженер RMIT Шеннон Кілмартін-Лінч.
«Натхненням для мого дослідження з погляду корінного населення є турбота про довкілля, забезпечення сталого життєвого циклу всіх матеріалів і мінімізація їхнього потрапляння на звалища для зменшення впливу на природу».