Кавова гуща може стати новим секретним інгредієнтом у будівництві. Як повідомляє ScienceAlert, австралійські вчені з Університету RMIT довели, що додавання спеціально обробленої кавової гущі до бетону робить його на 30% міцнішим.

10 мільярдів кілограмів на смітниках

Щороку у світі утворюється приголомшливі 10 мільярдів кілограмів кавових відходів. Більшість із них потрапляє на сміттєзвалища, де стає джерелом парникових газів — метану та вуглекислого газу.

«Утилізація органічних відходів становить екологічний виклик, оскільки вони виділяють великі обсяги парникових газів, включаючи метан і вуглекислий газ, які сприяють зміні клімату», — пояснив інженер Університету RMIT Раджив Ройчанд у дослідженні, опублікованому 2023 року.

Піщана криза будівельної галузі

Водночас світ стикається з іншою проблемою — екологічними наслідками масштабного використання бетону. Для його виробництва потрібен пісок, запаси якого стрімко вичерпуються.

«Постійний видобуток природного піску по всьому світу — зазвичай з річкових русел і берегів — для задоволення швидко зростаючих потреб будівельної індустрії має значний вплив на довкілля», — зазначив інженер RMIT Цзє Лі.

Дослідник наголошує:

«Існують критичні та довготривалі виклики у підтриманні сталого постачання піску через обмеженість ресурсів і екологічні наслідки його видобутку. Застосовуючи підхід циркулярної економіки, ми можемо не допустити потрапляння органічних відходів на сміттєзвалища, а також краще зберегти наші природні ресурси, такі як пісок».

Піроліз як рішення

Органічні продукти не можна додавати безпосередньо до бетону — вони виділяють хімічні речовини, які послаблюють міцність будівельного матеріалу. Тому команда науковців застосувала піроліз: нагрівання кавових відходів до понад 350°C без доступу кисню при низькому споживанні енергії.

Цей процес руйнує органічні молекули, утворюючи пористе, насичене вуглецем вугілля під назвою біочар (biochar). Ця речовина здатна формувати зв’язки з цементною матрицею та інтегруватися в неї.

Дослідники також спробували піролізувати кавову гущу при 500°C, але отримані частинки біочару виявилися менш міцними.

Що далі?

Науковці попереджають, що ще необхідно оцінити довгострокову міцність їхнього цементного продукту. Зараз вони тестують, як гібридний кавово-цементний матеріал витримує цикли заморожування/розморожування, поглинання води, стирання та інші навантаження.

Команда також працює над створенням біочару з інших органічних відходів — деревини, харчових відходів і сільськогосподарських залишків.

«Наше дослідження перебуває на ранніх стадіях, але ці захоплюючі результати пропонують інноваційний спосіб значно зменшити кількість органічних відходів, що потрапляють на сміттєзвалища», — зазначила інженерка RMIT Шеннон Кілмартін-Лінч.

Вона додала:

«Натхнення для моїх досліджень, з точки зору корінних народів, включає турботу про землю, забезпечення сталого життєвого циклу для всіх матеріалів і запобігання потраплянню речей на сміттєзвалища для мінімізації впливу на довкілля».

Чому це важливо для України

Україна, яка одночасно переживає війну та відновлює зруйновану інфраструктуру, гостро потребує рішень, що поєднують стійкість, ефективність і ресурсну економію. Досвід австралійських учених може стати цінним для українських будівельників, які шукають способи зменшити собівартість і залежність від природного піску.

Використання локальних органічних відходів, таких як кавова гуща, не лише знижує навантаження на сміттєзвалища, а й дозволяє створювати інноваційні будівельні матеріали відповідно до принципів циркулярної економіки. Це відкриває перспективи для партнерств між дослідницькими центрами, муніципалітетами та бізнесом в умовах післявоєнного відновлення.