تینا مزدکی_ محققان دریافتهاند که میتوان بتن را با جایگزینی بخشی از ماسه آن با تفاله قهوه 30 درصد قویتر کرد.
تفالههای قهوه یک محصول زائد آلی است که در مقادیر زیادی تجمع مییابد و بیشتر به محلهای دفن زباله ختم میشود.
این روش جدید همچنین مصرف منابع طبیعی مانند شن و ماسه را کاهش می دهد و در نتیجه به صنعت ساختمان سازی سبزتر کمک می کند.
تخمین زده می شود که سالانه 60 میلیون تن پودر قهوه مصرف شده (SCG) در سراسر جهان تولید می شود. به طور سنتی، بیشتر این تفاله های قهوه به محل های دفن زباله ختم می شود.
اکنون محققان دانشگاه RMIT یک کاربرد عملی و منحصر به فرد برای این نوع زباله خاص پیدا کرده اند: مخلوط کردن آن با بتن.
راجیو رویچاند، نویسنده اصلی این مطالعه، گفت: کار ما با الهام از یافتن روشی نوآورانه برای استفاده از مقادیر زیادی ضایعات قهوه در پروژههای ساختمانی به جای فرستادن آن به محل دفن زباله، برای دمیدن جان تازهای به قهوه شکل گرفت.
تفاله های قهوه به دلیل اندازه ذرات کوچک به عنوان یک ماده مفید برای کاربردهای عمرانی و ساختمانی پیشنهاد شده است. بنابراین، محققان تصمیم گرفتند این مشکل را آزمایش کنند. آنها ابتدا SCG را از کافی شاپ های مختلف در ملبورن استرالیا جمع آوری کردند و برای از بین بردن رطوبت آن را خشک کردند. سپس مواد آلی خشک شده با استفاده از یک فرآیند کم انرژی و بدون اکسیژن به نام پیرولیز برای تولید بیوچار (زغال چوب ساخته شده از زیست توده گیاهی و ضایعات کشاورزی) تا دو دمای مختلف منفی 350 درجه سانتی گراد یا 500 درجه سانتی گراد حرارت داده شدند.
پس از آن، از اثر 12 مخلوط با نسبت های مختلف برای مقایسه اثرات SCG بر رفتار مکانیکی و ریزساختاری بتن استفاده شد. SCG های مختلف در سیمان معمولی با کسر حجمی 0، 5، 10، 15 و 20 درصد به عنوان جایگزینی برای سنگدانه های ریز (شن و ماسه طبیعی) استفاده شد.
این بتن تازه را در قالب ریخته و تکان دادند تا فضای خالی هوا از بین برود. سپس به مدت 24 ساعت در دمای اتاق رها شد، شکل داده شد و در یک مخزن آب قرار داده شد تا با پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) برای اندازهگیری مقاومت فشاری یا مقاومت فشاری آنالیز شود. لازم به ذکر است که مقاومت فشاری حداکثر تنش فشاری است که یک ماده جامد می تواند بدون شکستگی تحمل کند.
محققان دریافتند که در بین تمام کامپوزیت های بتن آزمایش شده، کامپوزیت هایی که 15 درصد از ماسه آن ها با تفاله قهوه جایگزین شده و در دمای 350 درجه سانتیگراد پخته شده بودند، منجر به بهبود قابل توجهی در خواص آنها شد و در نتیجه مقاومت فشاری 29.3 درصد افزایش یافت. این بتن
اگرچه این تحقیق هنوز در مراحل اولیه است، اما محققان می گویند که نتایج امیدوارکننده است و با توجه به فراگیر بودن قهوه، این استراتژی می تواند به طور بالقوه در ساخت و ساز در سراسر جهان مورد استفاده قرار گیرد.
شانون کیلمارتین-لینچ، یکی از نویسندگان مقاله، میگوید: «صنعت بتن این پتانسیل را دارد که سهم قابل توجهی در افزایش بازیافت زبالههای آلی مانند تفالههای قهوه داشته باشد.» تحقیقات ما هنوز در مراحل اولیه است، اما این موارد هیجانانگیز هستند. یافتهها یک راه نوآورانه را برای کاهش قابلتوجه میزان زبالههای آلی که به محل دفن زباله میروند ارائه میدهند.
این روش جدید تولید بتن علاوه بر صرفه جویی در فضا و آزادسازی فضا در محل های دفن زباله، به مشکل زیست محیطی دیگری یعنی حفظ منابع طبیعی محدود نیز کمک می کند. زیرا ما سالانه حدود 40 تا 50 میلیارد تن ماسه برای ساخت و ساز استخراج می کنیم.
جی لی، یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: «استخراج مستمر شن و ماسه طبیعی در سراسر جهان، که معمولاً از بستر رودخانه ها و سواحل برای رفع نیازهای رو به رشد صنعت ساخت و ساز گرفته می شود، تأثیرات زیست محیطی زیادی دارد. با رویکرد اقتصاد دایره ای، می توانیم زباله های ارگانیک را از محل های دفن زباله دور نگه داریم و همچنین از منابع طبیعی خود مانند شن و ماسه بهتر استفاده کنیم.
محققان قصد دارند برای کاربردهای بالقوه آن در صنعت ساختمان، آزمایشهای مکانیکی و طولانیمدت را بر روی بیوچار قهوه گرم شده تا دمای 350 درجه انجام دهند و تأثیر استفاده از دماهای مختلف تجزیه در اثر حرارت را بر عملکرد این ماده بررسی کنند.