تفالههای قهوه که معمولاً دور ریخته میشوند، بهزودی میتوانند به عنوان یک عایق، کاربرد دوبارهای پیدا کنند.
به گزارش سیناپرس، در سراسر جهان، روزانه بیش از دو میلیارد فنجان قهوه مصرف میشود. این بدان معناست که هر روزه مقدار قابل توجهی تفاله قهوه دور ریخته میشود. محققان اکنون طرحی برای تبدیل همه این زبالهها به یک عایق سازگار با محیط زیست دارند.
در حالی که برخی از مردم تفالههای قهوه خود را برای استفاده در باغها یا کمپوست نگه میدارند، بخش عمدهای از تفالهها در محلهای دفن زباله دفن میشوند. تعیین دقیق تعداد تفالههای قهوه که سالانه دور ریخته میشوند دشوار است، اما تخمینها از ۸ میلیون تا ۶۰ میلیون تن متغیر است.
تفالههای قهوه در محلهای دفن زباله به طور ویژه مشکلساز هستند، زیرا میتوانند منجر به انتشار متان و کربن دیاکسید شوند و همچنین به احتراق خود به خودی کمک کنند.
با توجه به اینکه تمام این مواد آزاد به طور مداوم در نتیجه عادت به قهوهخوری در جهان تولید میشوند، محققان به طور طبیعی به دنبال راههایی برای تبدیل تفالهها به چیزی مفید بودهاند. در حالی که تبدیل آنها به سوخت زیستی رایجترین رویکرد است، ما همچنین شاهد بازیافت تفالهها به عنوان یک ماده پایدار جادهای بودهایم که از آنها برای ساخت بتن با ۳۰ درصد استحکام بیشتر استفاده شده است و به یک ماده چاپ سهبعدی نیز تبدیل شدهاند.
حتی تحقیقاتی انجام شده است که نشان میدهد میتوان ضایعات قهوه را به نقاط کوانتومی کربنی تبدیل کرد که میتوانند از مغز ما در برابر میکروبهایی که باعث بیماریهای عصبی میشوند، محافظت کنند.
اکنون محققان دانشگاه کشاورزی شنیانگ چین(SAU) راهی برای تبدیل تفالههای قهوه مصرفشده به یک ماده عایق پیدا کردهاند که میتواند جایگزین محصولات رایج مبتنی بر نفت مانند استایروفوم یا اسپری فوم با یک راهحل سازگارتر با محیط زیست شود.
تلاشهای قبلی برای تبدیل تفالههای قهوه به عایق وجود دارد، اما همه آنها با یک مشکل مواجه شدند؛ تفالههای قهوه فقط حدود ۴۰ درصد تخلخل دارند. این بدان معناست که آنها در به دام انداختن هوا که همان چیزی است که یک ماده را به یک عایق خوب تبدیل میکند، خوب نیستند.
محققان چینی برای جلوگیری از این مشکل، ابتدا تفالههای قهوه را به بیوچار (مادهای شبیه به زغال چوب که از مواد آلی ساخته میشود) تبدیل کردند. برای انجام این کار، آنها تفاله آسیاب شده را به مدت یک هفته در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد در فر خشک کردند، سپس آنها را به مدت یک ساعت تا ۷۰۰ درجه سانتیگراد گرم کردند. این کار، تفالهها را به بیوچار تبدیل کرد و همزمان تخلخل را از ۴۰ درصد به ۷۱ درصد افزایش داد.
در مرحله بعد، برای حفظ تخلخل در حین تشکیل ذرات بیوچار به یک ماده کامپوزیت قابل استفاده، محققان به چیزی رسیدند که آن را استراتژی «ترمیم منافذ» مینامند.
بیوچار از قبل با «پروپیلن گلیکول» مخلوط شد تا منافذ را پر کند و یک پودر اتیل سلولز به مخلوط اضافه شد تا ماتریسی ایجاد شود که ساختار بیوچار را ایجاد کند. سپس مخلوط به مدت ۱۰ دقیقه در قالب گرم شده در دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد فشرده شد. پس از آن به مدت یک ساعت در فر خلأ در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد قرار داده شد تا پروپیلن گلیکول از بین برود، اما حفرههایی که در ابتدا پر کرده بود، باقی بمانند.
ماده حاصل، توانایی عایقبندی چشمگیری را نشان داد. اتیل سلولز به تنهایی رسانایی حرارتی ۰.۲۴ در هر متر در هر کلوین را دارد. با این حال، هنگامی که در این آزمایش با بیوچار مخلوط شد، به ۰.۰۴ کاهش یافت؛ به این معنی که بیوچار توانایی عایقبندی خود را ۶ برابر بهبود بخشیده است و آن را با پلیاستایرن منبسط شده تجاری قابل مقایسه میکند.
محققان اثربخشی آن را در پنلهای خورشیدی آزمایش کردند که در آن به طور مؤثر انتقال حرارت از پنلها به محیط اطراف را محدود میکرد.
به نقل از ایسنا، سئونگ یون کیم(Seong Yun Kim)، یکی از نویسندگان این مطالعه گفت: این رویکرد نه تنها عملکرد مواد را بهبود میبخشد، بلکه به اقتصاد چرخشی نیز کمک میکند. با تبدیل زباله به یک محصول کاربردی میتوانیم بارهای زیستمحیطی را کاهش دهیم و در عین حال فرصتهای جدیدی را برای مواد پایدار ایجاد کنیم.
این مطالعه در مجله Biochar منتشر شده است.