Изследователите са открили, че бетонът може да бъде направен с 30% по-здрав чрез замяна на процент пясък с отработена утайка от кафе, органичен отпадъчен продукт, произведен в огромни количества, който обикновено завършва на депото. Методът също така намалява използването на природни ресурси като пясък, като допълнително допринася за по-екологичния подход на кръгова икономика към строителството.
Изчислено е, че в световен мащаб общото количество отработена утайка от кафе (SCG), произведена годишно, е 60 милиона тона (54 милиона тона), което я прави най-разпространеният отпадък, генериран при приготвянето на кафе. Традиционно повечето от тази утайка от кафе се озовават на сметището.
Сега изследователи от университета RMIT са открили практическа, първа по рода си употреба за този конкретен вид отпадъци: включването им в бетон.
„Вдъхновението за нашата работа беше да намерим иновативен начин за използване на големите количества отпадъци от кафе в строителни проекти, вместо да отиваме на сметища – за да дадем на кафето „двоен изстрел“ в живота“, каза Раджив Ройчанд, водещият автор на изследването.
Поради техния фин размер на частиците, SCG са предложени като полезен компонент в граждански и строителни приложения. И така, изследователите решиха да подложат това на тест. Те първо събраха SCG от различни кафенета около Мелбърн, Австралия, и ги изсушиха, за да премахнат влагата. След това изсушеният органичен материал се нагрява при две различни температури – 350 °C (662 °F) или 500 °C (932 °F) – като се използва нискоенергиен процес без кислород, наречен пиролиза, за да се създаде биовъглен.
Дванадесет дизайна на смеси бяха използвани за сравняване на ефектите на SCG под формата на нетретиран SCG, нагрят на 350 градуса SCG и нагрят на 500 градуса SCG върху механичното и микроструктурно поведение на бетона. Различните SCGs бяха включени в обикновения портландцимент при 0%, 5%, 10%, 15% и 20% обем като заместител на финия добавъчен материал. Тук използваният фин добавъчен материал е естествен пясък.
Пресен бетон се излива във форми и се вибрира, за да се отстранят въздушните джобове. След това се втвърдява при стайна температура в продължение на 24 часа, изважда се от формата и се втвърдява във воден резервоар, докато се тества за якост на натиск и се анализира с помощта на рентгенова дифракция (XRD) и сканираща електронна микроскопия (SEM). Якостта на натиск е максималното напрежение на натиск, което твърдият материал може да издържи без разрушаване.
Изследователите откриха, че от всички бетонови композити, които тестваха, този, който замени 15% пясък с SCG, пиролизиран при 350 °C (662 °F), доведе до значително подобрение в свойствата на материала, което доведе до 29,3% подобрение на якост на натиск.
Въпреки че изследването е все още в ранен етап, изследователите казват, че резултатите са обещаващи и, като се има предвид повсеместното разпространение на кафето, биха могли потенциално да се използват в строителството по целия свят.
„Бетонната индустрия има потенциала да допринесе значително за увеличаване на рециклирането на органични отпадъци като използвано кафе“, каза един от водещите автори Шанън Килмартин-Линч. „Нашето изследване е в ранен етап, но тези вълнуващи открития предлагат иновативен начин за значително намаляване на количеството органични отпадъци, които отиват на депата.“
В допълнение към спестяването на място в депата, техниката за производство на бетон се занимава и с друг екологичен проблем: опазването на ограничените природни ресурси. Ние извличаме приблизително 40 до 50 милиарда тона пясък и чакъл всяка година за използване в строителството.
„Продължаващото извличане на естествен пясък по света – обикновено взет от речни корита и брегове – за да отговори на бързо нарастващите изисквания на строителната индустрия има голямо въздействие върху околната среда“, каза Джие Ли, съавтор на изследването. „С подхода на кръговата икономика бихме могли да предпазим органичните отпадъци от депата и също така да запазим по-добре нашите природни ресурси като пясъка.“
Изследователите планират да извършат дългосрочни механични тестове и тестове за издръжливост на загрятото на 350 градуса кафе биовъглен за потенциалните му приложения в строителната индустрия и допълнително да проучат ефекта от използването на различни температури на пиролиза върху производителността на материала.
Проучването е публикувано в Журнал за чисто производство.
източник: Университет RMIT
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
