Новый рецепт приготовления кофе
Как убить двух зайцев одним кофейным зерном
В состав бетона входят цемент, вода и инертные заполнители, в частности песок. Исследователи нашли способ частично замещать песок в составе бетона кофейными отходами.
Однако органические продукты в чистом виде нельзя добавлять в бетон, поскольку органика со временем разлагается, ослабляя материал. Поэтому исследователи из университета г. Мельбурн (Австралия) в 2023 г. разработали процесс, при котором кофейные отходы нагревали без доступа кислорода (пиролиз) при температурах 350 или 500 °C и получали пористый материал, богатый углеродом – биоуголь. Дальше исследователи добавляли в цемент биоуголь и песок в разных пропорциях.
Из полученных смесей изготавливали бетонные кубики и измеряли их прочность на сжатие. Наилучшие результаты показала бетонная смесь, в которой использовалось 15% биоугля из кофейных отходов, нагреваемых до 350 °С. Этот бетон оказался на 29,3% прочнее бетона традиционного состава, в котором был только песок.
Прочность бетона повышается за счет того, что биоуголь укрепляет связи в микроструктуре цементной массы. Поры биоугля удерживают воду, она высвобождается постепенно, в результате процесс затвердевания бетона улучшается.
Первый в мире тротуар из «кофейного бетона»
Чтобы проверить эксплуатационные качества бетона инновационного состава, ученые изготовили из него тротуарное покрытие. Экспериментальная бетонная дорожка состоит из трех участков: контрольный участок покрыт бетоном традиционного состава (с песком), на втором участке покрытие из бетона с биоуглем из древесной стружки и на третьем участке уложено 30 м3 бетона с биоуглем из кофейной гущи.
Ежедневно по тротуару интенсивно движутся пешеходы. Исследователи из Мельбурнского университета регулярно проверяют состояние покрытия на всех трех участках. Их интересует, как «кофейный бетон» ведет себя под воздействием циклов замораживания/ оттаивания, дождевых вод, истирания и других условий.
Испытания не закончились, поэтому никаких сведений о долговременном поведении этого покрытия пока нет.
В России тоже создали бетон с кофейной гущей
Подобные исследования рецептуры бетона с биоуглем из кофейной гущи проводили в 2024 г. ученые Донского государственного технического университета (г. Ростов-на-Дону) в составе международного исследовательского коллектива из Турции, Азербайджана и Ливана.
Ученые нагревали кофейную гущу до 400 °C и получали пористый биоуголь. Испытания показали, что для достижения оптимальных характеристик масса биоугля в составе бетонной смеси должна составлять порядка 4–8%.
Как утверждается, разработка позволяет снизить расход цемента примерно на 10% и повысить качество бетона. В дальнейшем ученые планируют продолжить экспериментальные исследования характеристик долговечности «кофейного бетона»: морозостойкости, водонепроницаемости и устойчивости к попеременному увлажнению и высушиванию. По мнению авторов, разработка может найти применение в странах, являющихся поставщиками кофе на мировой рынок.
Использование кофейной гущи вместо песка в бетонных смесях позволяет «убить двух зайцев одним кофейным зерном»: сокращает количество органических отходов, отправляемых на свалки, и следовательно, выбросы парниковых газов, а также позволяет сократить добычу песка – невозобновляемого ресурса.
