تقویت بتن با ضایعات قهوه

بنا بر نتایج تحقیقات پژوهشگران در مجله تخصصی Journal of Cleaner Production، تقویت بتن با ضایعات قهوه، استفاده از منابع طبیعی مانند شن و ماسه را کاهش داده و به رویکرد اقتصاد دایره‌ای سبزتر در ساخت و ساز کمک می‌کند.

محققان دانشگاه «فناوری ملبورن استرالیا»، یک کاربرد عملی و در نوع خود منحصر به فرد را برای این نوع خاص از زباله پیدا کردند.

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.

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.

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 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 و برای حذف حفره‌های هوا ویبره شد. سپس در دمای اتاق به مدت ۲۴ ساعت قالب‌گیری شدند و برای استحکام فشاری آزمایش و با استفاده از پرتو ایکس و میکروسکوپ الکترونی آنالیز شد.

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

در حالی که تحقیقات هنوز در مراحل اولیه است، محققان اعلام کردند 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، ظرفیت (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.

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

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.