Столкнувшись с насущной экологической потребностью и необходимостью переосмысления методов строительства, исследователи обращаются к неожиданным ресурсам для разработки экологичных материалов. Австралия, страна, славящаяся своим высококачественным кофе, также ежегодно производит огромное количество кофейных отходов.
На этом фоне инженеры из Университета RMIT исследовали один единственный способ: использование остатков кофе (кофейной гущи) для укрепления бетона. Этот подход, находящийся на стыке инноваций и устойчивого развития, может предложить решение актуальной экологической проблемы. Благодаря этому кофе получает вторую жизнь, а количество отходов, отправляемых на свалку, сокращается. Группа исследователей разработала технологию, позволяющую сделать бетон на 30% прочнее за счет превращения кофейной гущи в биосахар в ходе низкоэнергетического бескислородного процесса при температуре 350 градусов Цельсия. Работа представлена в журнале .
Экологическая проблема
Устранение органических отходов становится все более актуальной задачей в современном контексте экологического сознания. Среди этих отходов кофейные остатки выделяются своим объемом и воздействием. При разложении кофе выделяются парниковые газы, такие как метан и углекислый газ, которые являются основными факторами, способствующими повышению глобальной температуры и изменению климата.
В Австралии потребляется так много кофе, что только в этой стране ежегодно образуется 75 млн. кг кофейной гущи. К сожалению, большая часть этих отходов попадает на свалки, что усугубляет проблему. Если посмотреть на ситуацию в глобальном масштабе, то она становится еще более тревожной: ежегодно производится 10 млрд. кг кофейной гущи, что свидетельствует о масштабах проблемы, с которой мы сталкиваемся при утилизации и переработке этих отходов.
Потенциал для строительной отрасли
Доктор Шеннон Килмартин-Линч, соавтор исследования, в своем пресс-релизе отмечает неиспользованный потенциал в строительном секторе. По ее словам, вместо того чтобы рассматривать органические отходы, особенно кофейные, как просто отходы, подлежащие утилизации, их можно рассматривать как самостоятельное сырье. Строительная отрасль, обладающая огромными масштабами и способная потреблять огромное количество материалов, находится на стратегическом перепутье.
Интегрируя эти отходы в свои технологические процессы, они могут не только уменьшить свой экологический след, но и внедрить инновации в области строительных материалов. Согласно результатам исследования, кофейный биосахар, получаемый из кофейной гущи, обладает свойствами, позволяющими заменить часть песка, традиционно используемого для изготовления бетона.
Для получения такого биоугля необходим важный этап преобразования кофейных остатков. Процесс, выбранный исследователями, отличается особой экологичностью. Используя низкоэнергетический бескислородный метод при температуре 350 °C, им удалось превратить эти остатки в биосахар. Также был опробован подход при температуре 500 °C. Этот метод не только позволил перерабатывать отходы, но и обеспечил энергоэффективность процесса.
Когда этот биоуголь был включен в бетон, результаты были впечатляющими. Эксперименты показали, что модифицированный бетон превосходит традиционный бетон по прочности. В частности, было измерено увеличение прочности на 30%, что открывает многообещающие перспективы на будущее строительства.
Этот шаг может привести не только к созданию более прочных и долговечных конструкций, но и к значительному сокращению количества непереработанных кофейных отходов, превратив их в ценный ресурс для промышленности. Исследуя различные виды органических отходов, команда расширила спектр возможностей их повторного использования.
Сохранение ценного природного ресурса
Данное предложение появилось в критический момент. Непрерывная эксплуатация природного песка, который часто берется прямо из русел рек и их берегов, создает серьезные экологические проблемы. Это нарушает водные экосистемы, ускоряет эрозию и даже может привести к исчезновению некоторых пляжей.
Более того, такая масштабная добыча порождает социально-экономические конфликты в некоторых регионах мира. Учитывая, что мировое потребление в строительных целях оценивается в 50 млрд. тонн в год, поиск устойчивых альтернатив становится не только желательным, но и необходимым для сохранения равновесия на нашей планете.
На пути к новым альтернативам
Д-р Мохаммад Сабериан подчеркнул настоятельную необходимость для строительной отрасли: диверсифицировать источники сырья. Использование органических отходов в качестве дополнения или замены некоторых традиционных компонентов позволит не только снизить зависимость от этих ограниченных природных ресурсов, но и активно участвовать в циркулярной экономике, когда отходы одной отрасли становятся ресурсами другой.
Исследовательская группа, осознавая эти проблемы, в настоящее время находится на стадии планирования разработки конкретных методов применения полученных результатов. Она надеется сотрудничать с различными отраслями промышленности для разработки соответствующих применений. Цель ясна: перейти от лабораторных исследований к реальным строительным площадкам, чтобы проверить жизнеспособность и эффективность своих методов в реальных условиях. Эти полевые испытания будут иметь решающее значение для понимания практических проблем и соответствующей корректировки решений.