Καφές στο σκυρόδεμα: Τα κατακάθια που το κάνουν έως 29,3% πιο ανθεκτικό

Απόστολος Αναστασόπουλος

Τα υπολείμματα από τον καφέ που καταλήγουν καθημερινά στα σκουπίδια ενδέχεται να αποκτήσουν μια εντελώς διαφορετική «ζωή», καθώς ερευνητές κατάφεραν να τα αξιοποιήσουν για την παραγωγή ισχυρότερου σκυροδέματος.

Η ομάδα του RMIT University στη Μελβούρνη επεξεργάστηκε χρησιμοποιημένα κατακάθια καφέ, μετατρέποντάς τα σε ένα υλικό που μοιάζει με κάρβουνο και ονομάζεται βιοάνθρακας (biochar). Στη συνέχεια χρησιμοποίησε το υλικό για να αντικαταστήσει μέρος της φυσικής άμμου σε μείγματα σκυροδέματος.

Το αποτέλεσμα ήταν ιδιαίτερα εντυπωσιακό: στο βέλτιστο μείγμα, όπου ο βιοάνθρακας αντικατέστησε το 15% της άμμου κατ’ όγκο, η αντοχή του σκυροδέματος σε θλίψη ήταν κατά 29,3% μεγαλύτερη σε σχέση με το συμβατικό μείγμα.

Η σχετική έρευνα δημοσιεύθηκε στο Journal of Cleaner Production.

Από τα κατακάθια στον βιοάνθρακα

Οι ερευνητές δεν χρησιμοποίησαν απευθείας τα υπολείμματα του καφέ. Τα κατακάθια υποβλήθηκαν σε θερμική επεξεργασία στους 350 βαθμούς Κελσίου, χωρίς παρουσία οξυγόνου.

Η διαδικασία αυτή, γνωστή ως πυρόλυση, μετατρέπει τα οργανικά υπολείμματα σε ένα πορώδες υλικό πλούσιο σε άνθρακα. Η συγκεκριμένη επεξεργασία είναι απαραίτητη, καθώς τα ακατέργαστα κατακάθια περιέχουν οργανικές ενώσεις που μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά τη διαδικασία πήξης του τσιμέντου.

Ενδιαφέρον παρουσιάζει και η θερμοκρασία επεξεργασίας. Ο βιοάνθρακας που παραγόταν στους 350 βαθμούς Κελσίου απέδωσε καλύτερα από εκείνον που παραγόταν στους 500 βαθμούς. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η υψηλότερη θερμοκρασία δημιουργεί περισσότερους πόρους και μικρορωγμές, αποδυναμώνοντας τη δομή του υλικού.

Δύο προβλήματα με μία λύση

Η συγκεκριμένη προσέγγιση επιχειρεί να αντιμετωπίσει ταυτόχρονα δύο σημαντικά περιβαλλοντικά προβλήματα: τα οργανικά απόβλητα και την αυξανόμενη ζήτηση για άμμο στις κατασκευές.

Μόνο στην Αυστραλία εκτιμάται ότι παράγονται περίπου 75 εκατομμύρια κιλά αποβλήτων καφέ κάθε χρόνο, ενώ σε παγκόσμιο επίπεδο η ποσότητα υπολογίζεται σε περίπου 10 δισεκατομμύρια κιλά.

Την ίδια στιγμή, η κατασκευαστική βιομηχανία καταναλώνει τεράστιες ποσότητες φυσικής άμμου. Σύμφωνα με τα στοιχεία που επικαλείται η ερευνητική ομάδα, περίπου 50 δισεκατομμύρια τόνοι φυσικής άμμου χρησιμοποιούνται κάθε χρόνο στις κατασκευές.

Η άμμος, παρά την εικόνα αφθονίας που δημιουργεί, δεν είναι απεριόριστος πόρος. Η άμμος της ερήμου, για παράδειγμα, δεν είναι κατάλληλη για πολλές κατασκευαστικές εφαρμογές λόγω του σχήματος και της λείας επιφάνειας των κόκκων της. Έτσι, μεγάλο μέρος της ζήτησης καλύπτεται από άμμο που εξορύσσεται από ποτάμια και άλλες φυσικές περιοχές.

Η αξιοποίηση των υπολειμμάτων καφέ ως υποκατάστατου μέρους της άμμου δημιουργεί, επομένως, μια πιθανή λύση κυκλικής οικονομίας: ένα υλικό που μέχρι σήμερα θεωρείται απόβλητο θα μπορούσε να επιστρέψει στην παραγωγική διαδικασία και παράλληλα να μειωθεί η ανάγκη εξόρυξης φυσικών πόρων.

Το μεγάλο ερώτημα είναι η αντοχή στον χρόνο

Παρά τα εντυπωσιακά αποτελέσματα, οι ερευνητές επισημαίνουν ότι η συγκεκριμένη τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε σχετικά πρώιμο στάδιο.

Το γεγονός ότι ένα δείγμα παρουσιάζει αυξημένη αντοχή σε εργαστηριακές δοκιμές δεν αρκεί για να αποδειχθεί ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί άμεσα σε κατασκευές που πρέπει να αντέξουν για δεκαετίες.

Οι μηχανικοί θα πρέπει να εξετάσουν μεταξύ άλλων τη συμπεριφορά του υλικού σε βάθος χρόνου, την αντοχή του σε υγρασία, μεταβολές θερμοκρασίας, κύκλους ψύξης και απόψυξης, καθώς και τη συμπεριφορά του υπό διαφορετικές συνθήκες φόρτισης.

Παράλληλα, θα πρέπει να αποδειχθεί ότι τα αποτελέσματα παραμένουν σταθερά όταν χρησιμοποιούνται κατακάθια από διαφορετικές ποικιλίες και μεθόδους παρασκευής καφέ.

Οι ερευνητές έχουν ήδη προχωρήσει πέρα από τις εργαστηριακές δοκιμές, με πιλοτική εφαρμογή σκυροδέματος με βιοάνθρακα από καφέ σε πεζοδρόμιο.

Εάν τα αποτελέσματα επιβεβαιωθούν σε μεγαλύτερη κλίμακα, η ιδέα θα μπορούσε να προσφέρει ένα διπλό όφελος: λιγότερα οργανικά απόβλητα και μικρότερη κατανάλωση φυσικής άμμου, ενώ παράλληλα θα μπορούσε να οδηγήσει σε σκυρόδεμα με καλύτερες μηχανικές ιδιότητες.

Η «Πελοπόννησος» και το pelop.gr σε ανοιχτή γραμμή με τον Πολίτη

Η φωνή σου έχει δύναμη – στείλε παράπονα, καταγγελίες ή ιδέες για τη γειτονιά σου.

Viber: +306909196125

Στείλε μήνυμα στο Viber

Ακολουθήστε μας για όλες τις ειδήσεις στο Bing News και το Google News