استفاده از تفاله قهوه در سیمان

به گزارش مجله خبری نگار، تخمین زده می‌شود که در سرتاسر جهان، مقدار کل تفاله قهوه مصرف شده (SCG) تولید سالانه ۶۰ میلیون تن است که فراوان‌ترین زباله تولید شده در تهیه قهوه است. به طور سنتی، سرنوشت بیشتر آن تفاله‌های قهوه به محل دفن زباله ختم می‌شود.

اکنون، محققان دانشگاه فناوری سلطنتی ملبورن یک کاربرد عملی و در نوع خود منحصر به فرد را برای این نوع خاص از زباله پیدا کرده اند. راجیو رویچاند (Rajeev Roychand) محقق اصلی این مطالعه، گفت: به دلیل اندازه ذرات ریز، تفاله قهوه مصرف شده به عنوان یک جزء مفید در کاربرد‌های عمرانی و ساختمانی پیشنهاد شده است؛ بنابراین محققان تصمیم گرفتند، این موضوع را مورد آزمایش قرار دهند.

پژوهشگران ابتدا تفاله قهوه مصرف شده را از کافه‌های مختلف در اطراف ملبورن استرالیا جمع آوری کرده و برای از بین بردن رطوبت آن‌ها را خشک کردند. سپس مواد آلی خشک شده در دو دمای مختلف ۳۵۰ یا ۵۰۰ درجه سانتیگراد با استفاده از فرآیند کم انرژی و بدون اکسیژن به نام پیرولیز برای ایجاد بیوچار گرم شدند.

تفاله قهوه مصرف شده مختلف در سیمان معمولی با حجم‌های ۰، ۵، ۱۰، ۱۵ و ۲۰ درصد به عنوان جایگزینی برای سنگدانه‌های ریز استفاده شدند. بتن تازه در قالب‌ها ریخته شد و برای حذف حفره‌های هوا ویبره شد. سپس در دمای اتاق به مدت ۲۴ ساعت قالب‌گیری شد و برای استحکام فشاری آزمایش و با استفاده از پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) آنالیز شد.

محققان دریافتند: از بین تمام کامپوزیت‌های بتن مورد آزمایش، کامپوزیت‌هایی که ۱۵ درصد شن و ماسه را با تفاله قهوه مصرف شده شده در دمای ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد جایگزین کرد، بهبود قابل توجهی در خواص مواد ایجاد شد که منجر به افزایش ۲۹٫۳ درصدی در مقاومت فشاری شد.

در حالی که تحقیقات هنوز در مراحل اولیه است، محققان می‌گویند که نتایج امیدوارکننده است و با توجه به فراگیر بودن قهوه، به طور بالقوه می‌تواند در ساخت و ساز در سراسر جهان استفاده شود.

شانون کیلمارتین-لینچ (Shannon Kilmartin-Lynch) یکی دیگر از محققان این مقاله، گفت: صنعت بتن پتانسیل قابل توجهی به افزایش بازیافت زباله‌های آلی مانند قهوه مصرف شده دارد. مطالعات ما در مراحل اولیه است، اما این یافته‌های هیجان انگیز روشی نوآورانه برای کاهش تا حد زیادی میزان زباله‌های آلی که به محل دفن زباله می‌رود ارائه می‌دهد.

تکنیک تولید بتن علاوه بر صرفه جویی در فضا در محل‌های دفن زباله، به موضوع زیست محیطی دیگری نیز می‌پردازد: حفظ منابع طبیعی محدود. ما سالانه تقریباً ۴۰ تا ۵۰ میلیارد تن شن و ماسه را برای استفاده در ساخت و ساز استخراج می‌کنیم.

جی لی (Jie Li) یکی دیگر از محققان این مطالعه گفت: استخراج مداوم شن و ماسه طبیعی در سراسر جهان برای برآورده کردن نیاز‌های رو به رشد صنعت ساختمان، تأثیر زیادی بر محیط زیست دارد. با رویکرد اقتصاد دایره ای، می‌توانیم زباله‌های ارگانیک را از محل دفن زباله دور نگه داشته و همچنین منابع طبیعی مانند شن و ماسه را بهتر حفظ کنیم.

شرح کامل این مطالعه در مجله تخصصی Journal of Cleaner Production منتشر شده است.