بتن با جایگزینی درصدی از شن و ماسه تشکیل دهنده آن با تفاله‌های قهوه مصرف‌ شده، ۳۰ درصد قوی‌تر کرد.

تفاله قهوه یک محصول زائد آلی است که در مقادیر زیادی تولید می‌شود و معمولاً به محل دفن زباله راه می‌یابد.

این روش استفاده از منابع طبیعی مانند شن و ماسه را کاهش می‌دهد و بیشتر به رویکرد اقتصاد سبزتر در ساخت و ساز کمک می‌کند.

تخمین زده می‌شود که در سرتاسر جهان سالانه ۶۰ میلیون تن تفاله قهوه مصرف شده(SCG) تولید می‌شود.

به طور سنتی، بیشتر این تفاله‌های قهوه به محل‌های دفن زباله ختم می‌شوند.

اکنون پژوهشگران دانشگاه RMIT یک کاربرد  منحصر به فرد را برای این نوع خاص از زباله پیدا کرده‌اند که ترکیب آن در بتن است.

راجیو رویچاند می‌گوید: منبع الهام کار ما یافتن روشی نوآورانه برای استفاده از مقادیر زیادی ضایعات قهوه در پروژه‌های ساختمانی به جای رفتن به محل‌های دفن زباله بود تا به قهوه یک زندگی دوباره بدهیم.

تفاله قهوه به دلیل اندازه ریز ذرات خود به عنوان یک جزء مفید در کاربردهای عمرانی و ساختمانی پیشنهاد شده است.

بنابراین پژوهشگران تصمیم گرفتند این موضوع را مورد آزمایش قرار دهند.

آنها ابتدا SCG را از کافه‌های مختلف در اطراف ملبورن استرالیا جمع آوری کردند و برای از بین بردن رطوبت، آنها را خشک کردند.

سپس مواد آلی خشک شده در دو دمای مختلف منفی ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد یا ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد با استفاده از فرآیندی کم انرژی و بدون اکسیژن به نام پیرولیز برای ایجاد بیوچار(زغال تهیه شده از زیست‌توده‌های گیاهی و ضایعات کشاورزی) دمادهی شدند.

سپس تاثیر ۱۲ مخلوط با نسبت‌های متفاوت برای مقایسه اثرات SCG بر رفتار مکانیکی و ریزساختاری بتن مورد استفاده قرار گرفت.

SCGهای مختلف در سیمان معمولی با حجم ۰، ۵، ۱۰، ۱۵ و ۲۰ درصد به عنوان جایگزینی برای سنگدانه‌های ریز(ماسه طبیعی) استفاده شدند.

بتن تازه در قالب‌ها ریخته و برای حذف حفره‌های هوا تکان داده میشود.

سپس در دمای اتاق به مدت ۲۴ ساعت استراحت کرد، قالب‌گیری شد و در یک مخزن آب قرار گرفت شد .

تا اینکه برای سنجش استحکام در فشار یا مقاومت فشار آزمایش شد و با استفاده از پراش پرتو ایکس(XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) تجزیه و تحلیل شد.

گفتنی است که مقاومت فشاری حداکثر تنش فشاری است که یک ماده جامد می‌تواند بدون شکستگی تحمل کند.

از بین تمام کامپوزیت‌های بتن مورد آزمایش، کامپوزیت‌هایی که ۱۵ درصد از شن و ماسه آنها با تفاله قهوه جایگزین شده و در دمای ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد پخته شده بود،

منجر به بهبود قابل‌توجهی در خواص آن شد که موجب افزایش ۲۹.۳ درصدی در مقاومت فشاری این بتن شد.

در حالی که تحقیقات حول این موضوع هنوز در مراحل اولیه است، پژوهشگران می‌گویند که نتایج آن امیدوارکننده است و با توجه به فراگیر بودن قهوه، این راهکار به طور بالقوه می‌تواند در ساخت و ساز در سراسر جهان مورد بهره‌برداری قرار گیرد.

شانون کیلمارتین-لینچی صنعت بتن پتانسیل را کمک قابل توجهی به افزایش بازیافت زباله‌های آلی مانند قهوه مصرف شده می داند .

تحقیق ما در مراحل اولیه است، اما این یافته‌های هیجان‌انگیز روشی نوآورانه برای کاهش قابل توجه میزان زباله‌های آلی را که به محل دفن زباله می‌روند، ارائه می‌دهد.

این روش جدید تولید بتن علاوه بر صرفه‌جویی در فضا ،به موضوع زیست محیطی دیگری نیز کمک می‌کند و آن، حفظ منابع طبیعی محدود است.

چرا که ما سالانه تقریباً ۴۰ تا ۵۰ میلیارد تن شن و ماسه را برای استفاده در ساخت و ساز استخراج می‌کنیم.

از نظر جی لی یکی استخراج مداوم شن و ماسه طبیعی برای برآورده کردن نیازهای رو به رشد صنعت ساختمان تأثیر زیادی بر محیط‌زیست دارد.

ما با رویکرد اقتصاد چرخشی می‌توانیم زباله‌های ارگانیک را از محل دفن زباله دور نگه داریم و همچنین منابع طبیعی خود مانند شن و ماسه را بهتر حفظ کنیم.

پژوهشگران قصد دارند آزمایش‌های مکانیکی و دوام طولانی‌مدت را بر روی بیوچار قهوه با حرارت ۳۵۰ درجه برای کاربردهای بالقوه آن در صنعت ساخت‌ و ساز انجام دهند

و تأثیر استفاده از دماهای مختلف پیرولیز بر عملکرد این ماده را بیشتر بررسی کنند.

این مطالعه در مجله Cleaner Production منتشر شد.

منبع : ایسنا