Звичайні кухонні відходи підвищують міцність бетону на 30 відсотків

Потенціал тут величезний і може зробити цивільне будівництво значно екологічнішим.

Дослідники з Австралії використали відпрацьовану кавову гущу, щоб зробити бетон на 30% міцнішим. Просто замінивши певний відсоток піску на кавову гущу, що є звичним для багатьох домогосподарств, можна зробити будівництво більш ефективним та екологічним.

Кавова гуща як предмет домашнього вжитку зустрічається повсюди. Наразі підраховано, що у світі щорічно утворюється близько 60 мільйонів тонн, більшість з яких просто викидається. Це дуже багато відходів, і вони сприяють утворенню газу метану, коли потрапляють на звалища, що сприяє поглибленню кліматичної кризи. Тому існує потреба в розробці нових рішень з переробки, які допоможуть вирішити проблему накопичення цих відходів. Саме тут у гру вступає робота команди з Університету RMIT.

“Натхненням для нашої роботи став пошук інноваційного способу використання великої кількості кавових відходів у будівельних проектах замість того, щоб відправляти їх на звалища – щоб дати каві “подвійний шанс” на життя”, – говорить провідний автор д-р Раджив Ройчанд, науковий співробітник RMIT, в своїй заяві.

Оскільки відпрацьована кава складається з дрібних частинок, їх було запропоновано використовувати як корисні ресурси для цивільного та комерційного застосування. Щоб перевірити цю ідею, команда зібрала відпрацьовану кавову гущу з кав’ярень у Мельбурні, Австралія, а потім висушила її. Потім каву нагріли за допомогою процесу під назвою “піроліз”, який передбачає нагрівання органічних матеріалів, таких як біомаса, за відсутності кисню. Це перетворило кавову гущу на біодизель.

Потім команда розробила 12 сумішей, щоб порівняти ефекти, які мала кавова гуща при перетворенні на бетон. Вони складалися з необробленої (сирої) кавової гущі та гущі, яка була нагріта до 350°C (662°F) або 500°C (932°F) відповідно. Ці різні продукти потім додавали до портландцементу в різних відсоткових співвідношеннях (0, 5, 10, 15 і 20 відсотків об’єму) як замінник піску.

Потім бетон формують і витримують при кімнатній температурі протягом 24 годин, після чого розформовують і витримують у водяних баках для випробування на міцність на стиск (щоб побачити, наскільки сильно його можна розтягнути, перш ніж він зруйнується) і потенціал експлуатаційних властивостей. Потім ця суміш була проаналізована за допомогою рентгенівської дифракції (XRD) та растрового електронного мікроскопа (SEM).

Результати показують, що суміш, яка складається з 15 відсотків піролізованого при 350°C ґрунту, значно покращила структурні властивості бетону – міцність на стиск збільшилася приблизно на 29,3 відсотка.

Для подальшої розробки і тестування цього методу необхідно провести додаткову роботу, але він вже демонструє багатообіцяючі перспективи і викликає інтерес.

“Кілька рад, які борються з утилізацією органічних відходів, проявили інтерес до нашої роботи”, – додав Ройчанд.

“Вони вже залучили нас до своїх майбутніх інфраструктурних проектів, що включають піролізовані форми різних органічних відходів”.

Тривожний дзвінок для будівельної галузі

За словами спільного провідного автора, доктора Шеннон Кілмартін-Лінч, наукового співробітника з питань корінних народів в RMIT, результати цього дослідження мають значні наслідки для будівельної індустрії в усьому світі.

“Натхненням для мого дослідження, з точки зору корінних народів, є турбота про країну, забезпечення сталого життєвого циклу для всіх матеріалів та уникнення потрапляння відходів на звалища, щоб мінімізувати вплив на навколишнє середовище”, – пояснила Кілмартін-Лінч.

“Бетонна промисловість має потенціал зробити значний внесок у збільшення переробки органічних відходів, таких як використана кава.

“Наше дослідження знаходиться на ранній стадії, але ці захоплюючі результати пропонують інноваційний спосіб значно зменшити кількість органічних відходів, які потрапляють на звалище”.

Важливо, що використання біопалива в будівельних проектах зменшить потребу в дрібнозернистому піску, який є дефіцитним ресурсом у всьому світі. Пісок є одним з найбільш видобувних твердих матеріалів на планеті і другим за обсягом використання ресурсом після води. Більше того, продовження видобутку піску є надзвичайно шкідливим для навколишнього середовища.

“Постійний видобуток природного піску в усьому світі – як правило, з русел і берегів річок – для задоволення швидко зростаючих потреб будівельної галузі має великий вплив на навколишнє середовище”, – пояснив керівник групи професор Цзе Лі.

“За допомогою підходу циркулярної економіки ми можемо уникнути захоронення органічних відходів на звалищах, а також краще зберегти наші природні ресурси, такі як пісок”.