Бетон из кофейной гущи: экологичный и прочный

Более экологичный строительный материал - бетон становится на 30% прочнее.

Инженеры сделали огромный шаг в разработке более экологического строительного материала, который обладает на 30% большей прочностью по сравнению с традиционным бетоном. Они решили отказаться от использования песка в составе бетонной смеси и вместо него использовать отработанную кофейную гущу. Кофейная гуща - это остатки кофе, которые обычно выбрасываются после приготовления напитка и которые накапливаются в огромных количествах, достигая 60 миллионов тонн ежегодно.

Особенностью кофейной гущи является мелкая фракция частиц, что делает ее потенциально ценным материалом для использования в строительстве и гражданских проектах. Для проверки этой идеи исследователи собрали кофейные остатки из кафе в Мельбурне и тщательно осушили их, удалив всю влагу. Затем они подвергли сушеный органический материал термической обработке при двух разных температурах: 350 °C и 500 °C, используя при этом низкоэнергетический, бескислородный процесс, известный как пиролиз, для создания биоугля.

В рамках исследования была проведена серия экспериментов, включая различные комбинации бетонных составов, в которых песок был заменен на биоуголь, полученный из кофейной гущи при разных температурах. Замены составляли 0%, 5%, 10%, 15% и 20% от общего объема мелкого заполнителя. Затем бетонные смеси заливали в формы, подвергали вибрации для удаления пузырьков воздуха и выдерживали при комнатной температуре в течение 24 часов. После этого бетон извлекали из форм и погружали в воду до полного затвердевания. Материал затем подвергался испытаниям на прочность при сжатии и анализировался с использованием дифракции рентгеновских лучей и сканирующей электронной микроскопии.

Среди всех возможных вариантов составов бетона наиболее обещающим оказалось использование биоугля, полученного из кофейной гущи при пиролизе при температуре 350 °C, как замены для 15% песка. Это привело к увеличению прочности материала на 29,3%.

С учетом мирового распространения кофе, этот метод обещает стать значимым в строительной отрасли по всему миру. Более того, он может способствовать решению экологических проблем, связанных с исчерпанием природных ресурсов. В настоящее время человечество добывает огромные объемы песка и гравия - от 40 до 50 миллиардов тонн ежегодно - для использования в строительстве, что вызывает серьезные опасения в отношении сохранения природных ресурсов.