Odpad z kávy v betóne? Podľa výskumov môže zvýšiť jeho odolnosť až o 30 percent

Austrálski vedci prišli s inovatívnym použitím kávovej usadeniny, ktorá je zvyčajne odpadom. Jej pridaním do zmesi na výrobu betónu, by sa mala zlepšiť pevnosť výsledného materiálu až o 30 percent. V praxi by takýto postup mohol vyriešiť hneď niekoľko problémov.

Ročne sa na celom svete vyprodukuje približne 60 miliónov ton použitej kávovej usadeniny, ktorá vo väčšine prípadov končí na skládke. To nie je ideálny scenár, keďže rozklad organického odpadu produkuje metán. Je jedným zo skleníkových plynov spôsobujúcich globálne otepľovanie, pričom má až 21-násobne väčší skleníkový efekt ako oxid uhličitý. Vedci z austrálskej RMIT University sa rozhodli hľadať riešenie, ako tento materiál recyklovať.

Vyhodnotili, že má potenciál pre betonársky priemysel. S prudko rastúcim stavebným trhom sa totiž neustále zvyšuje aj dopyt po betóne, ktorého výroba je pomerne náročná na zdroje. To len prispieva k ďalším environmentálnym výzvam. Na uspokojovanie dopytu sa potrebný prírodný piesok často ťaží z riečnych korýt či brehov, čo zásadne vplýva na životné prostredie.

„Vďaka prístupu založenom na obehovom hospodárstve by sme mohli zabrániť skládkovaniu organického odpadu a tiež lepšie chrániť naše prírodné zdroje, ako je piesok,“ povedal jeden z autorov štúdie, profesor Jie Li z RMIT.

Druhá šanca pre kávovú usadeninu

Keďže kávová usadenina je bohatá na organické látky, na priame použitie do konštrukčného betónu nie je vhodná a mohla by, naopak, spôsobiť oslabenie betónu. Preto sa experiment zameral na pyrolýzu, teda tepelný rozklad materiálu bez kyslíka za zvýšenej teploty. V tomto prípade 350 a 500 stupňov Celzia.

Výsledkom je zmena chemického zloženia materiálu. Pomocou pyrolýzy sa rozkladajú organické molekuly, čím vzniká porézne drevené uhlie bohaté na uhlík. Poznáme ho aj pod pojmom biouhlie. Môže vytvárať väzby s cementovou matricou, a tým sa do nej dobre začleniť.

Výsledky výskumu ukazujú, že vylúhovanie organických zlúčením z odpadových kávových zvyškov bráni hydratačnej reakcii cementových častíc, čím sa výrazne znižuje pevnosť betónu. Avšak pyrolýza už pri 350 stupňoch a použitie biouhlia viedlo k výraznému zlepšeniu materiálových vlastností betónu – bol takmer o 30 percent pevnejší.

Biouhlie z organického odpadu 

Napriek nadšeniu z tohto objavu vedci upozorňujú, že ešte ich čaká posúdenie dlhodobej trvanlivosti materiálu. Teraz pracujú na testovaní toho, ako sa tento hybridný „kávový cement“ správa pri zmrazovaní a rozmrazovaní, ako absorbuje vodu, či ako reaguje na rôzne podmienky.

Tím v súčasnosti pracuje aj na vytváraní biouhlia z rôzneho organického odpadu, vrátane dreva, potravinového či poľnohospodárskeho odpadu. „Náš výskum je v počiatočnom štádiu, ale tieto vzrušujúce zistenia ponúkajú inovatívny spôsob, ako výrazne znížiť množstvo organického odpadu, ktorý sa ukladá na skládky,“ uviedol doktorand z RMIT Shannon Kilmartin-Lynch.

Zdroj: Journal of Cleaner Production