تفاله قهوه، بتن را تا ۳۰ درصد مقاوم‌تر می‌کند
پژوهشگران استرالیایی با تبدیل تفاله قهوه به زغال زیستی، روشی برای افزایش مقاومت بتن و کاهش مصرف ماسه طبیعی و پسماندهای دفن‌شده در زمین ارائه کرده‌اند؛ فناوری‌ای که اکنون در پروژه‌های واقعی ساخت پیاده‌رو نیز به کار گرفته شده است.
به گزارش سیناپرس، تفاله قهوه که سالانه در حجم گسترده‌ای در سراسر جهان تولید و بخش زیادی از آن دور ریخته می‌شود، می‌تواند به ماده‌ای کاربردی در صنعت ساختمان تبدیل شود. پژوهشگران دانشگاه RMIT استرالیا دریافته‌اند که افزودن زغال زیستی حاصل از تفاله قهوه به بتن، می‌تواند مقاومت این ماده ساختمانی را تا ۳۰ درصد افزایش دهد.
سالانه حدود ۱۰ میلیارد کیلوگرم پسماند قهوه در جهان تولید می‌شود که بخش زیادی از آن به محل‌های دفن زباله می‌رود. تجزیه پسماندهای آلی در این محل‌ها می‌تواند به انتشار گازهای گلخانه‌ای، از جمله متان و دی‌اکسیدکربن، منجر شود.
از سوی دیگر، صنعت ساختمان برای تولید بتن به مقادیر زیادی ماسه طبیعی نیاز دارد. استخراج گسترده ماسه از بستر و کناره رودخانه‌ها نیز پیامدهای زیست‌محیطی قابل‌توجهی دارد. استفاده از پسماند قهوه در تولید بتن می‌تواند به کاهش هم‌زمان این دو چالش کمک کند.
تفاله قهوه چگونه به تقویت بتن کمک می‌کند؟
تفاله قهوه را نمی‌توان مستقیماً به بتن اضافه کرد؛ زیرا ترکیبات شیمیایی موجود در آن ممکن است بر فرایند سخت‌شدن سیمان اثر منفی بگذارند و مقاومت محصول نهایی را کاهش دهند.
برای حل این مشکل، پژوهشگران تفاله قهوه را در شرایط کمبود اکسیژن و در دمای بیش از ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد حرارت دادند. این فرایند که «پیرولیز» نام دارد، مواد آلی را تجزیه می‌کند و ماده‌ای متخلخل و غنی از کربن به نام زغال زیستی تولید می‌کند.
این ماده می‌تواند با ساختار سیمان پیوند برقرار کند و در ترکیب بتن قرار گیرد. پژوهشگران همچنین نمونه‌هایی را با حرارت‌دهی تفاله قهوه در دمای ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد تولید کردند، اما ذرات زغال زیستی حاصل از این فرایند، استحکام کمتری داشتند.
آزمایش فناوری در پروژه‌های عمرانی
این فناوری از مرحله آزمایشگاهی فراتر رفته است. در سال ۲۰۲۴، دانشگاه RMIT و شورای محلی منطقه مقدونیه در ایالت ویکتوریا، مسیر پیاده‌رویی را در شهر گیسبورن با استفاده از بتن حاوی زغال زیستی تفاله قهوه اجرا کردند. در این پروژه، نمونه‌هایی حاوی زغال زیستی حاصل از تراشه‌های چوب و همچنین بتن معمولی نیز برای مقایسه در نظر گرفته شدند.
در همان سال، این فناوری در پروژه بهسازی جاده‌های پاکنهام در ایالت ویکتوریا نیز به کار گرفته شد. پیمانکار این پروژه برآورد کرد که استفاده از این بتن، از دفن تفاله حاصل از حدود ۱۴۰ هزار فنجان قهوه جلوگیری کرده و بیش از سه تن ماسه را ذخیره کرده است.
با این حال، پژوهشگران تأکید دارند که برای ارزیابی دوام بلندمدت این بتن، آزمایش‌های بیشتری لازم است. مقاومت در برابر چرخه‌های یخ‌زدگی و ذوب، جذب آب و سایش از جمله مواردی هستند که همچنان بررسی می‌شوند.
تیم تحقیقاتی همچنین در حال مطالعه امکان تولید زغال زیستی از منابع دیگری مانند چوب، پسماندهای غذایی و ضایعات کشاورزی است.
این پژوهش در نشریه Journal of Cleaner Production منتشر شده است و می‌تواند زمینه را برای استفاده گسترده‌تر از پسماندهای آلی در صنعت ساختمان فراهم کند؛ هرچند تجاری‌سازی گسترده این فناوری به تأیید دوام و عملکرد بلندمدت آن نیاز دارد.
