Inženýři právě vyrobili beton o 30 % pevnější. Tajná přísada? Káva

Kávová sedlina je největším vedlejším produktem kávového průmyslu a plní skládky po celém světě. Vědci z australského technologického institutu RMIT (Královského melbournského technologického institutu) vyvinuli beton, který je o 30 % pevnější, když obsahuje kávovou sedlinu, a snaží se, aby se kávová sedlina nedostávala na skládky, kde produkuje více oxidu uhličitého a metanu při svém rozkladu, uvádí Popular Mechanics.

Kávová sedlina je největším vedlejším produktem celého kávového průmyslu. Podle jednoho odhadu končí na skládkách po celém světě 60 milionů kilogramů této hmoty. Pokud by to nestačilo, při rozkladu tohoto organického materiálu se uvolňuje metan a oxid uhličitý, dva velmi špatné plyny, které způsobují změnu klimatu.

Vědci z Královského melbournského technologického institutu (RMIT) v Austrálii přemýšleli, jak tento ekologický problém řešit, a vytvořili biochar (látku vzniklou pyrolýzou) z kávové sedliny, který skutečně zvýšil pevnost betonu o 30 procent. Výsledky této studie byly zveřejněny v časopise Journal of Cleaner Production.

Likvidace organického odpadu představuje ekologickou výzvu, protože se při ní uvolňuje velké množství skleníkových plynů včetně metanu a oxidu uhličitého, které přispívají ke změně klimatu,“ uvedl v tiskovém prohlášení Rajeev Roychand, hlavní autor a profesor na RMIT School of Engineering. „Inspirací pro naši práci bylo najít inovativní způsob, jak využít velké množství kávového odpadu ve stavebních projektech namísto jeho ukládání na skládky – dát kávě druhou šanci.“

Při výrobě betonu používaného ve stavebnictví se každoročně vytěží 55 miliard tun přírodního písku, protože drsný povrch částic poskytuje větší povrchovou plochu pro spojení vody a cementu. Tento písek se bohužel často získává z říčních koryt a břehů, což narušuje životní prostředí. Nahrazení písku použitou kávovou sedlinou by tedy mohlo vyřešit hned dva ekologické problémy, protože částice kávové sedliny jsou podobně jemné.

Roychandův tým nejprve prozkoumal kavárny v Melbourne, aby získal čerstvé zásoby kávové sedliny. Poté byla kávová sedlina vysušena a zahřáta na různé teploty (662 nebo 932 stupňů Fahrenheita) a následně podrobena (bezkyslíkatému) procesu pyrolýzy, při němž dochází k ohřevu materiálu nad mez termické stability přítomných organických sloučenin a jejich rozpadu na menší složky. Vzniká tak tzv. biochar, lehká látka podobná dřevěnému uhlí.

„Náš výzkumný tým získal rozsáhlé zkušenosti s vývojem vysoce optimalizovaného biocharu z různých organických odpadů, včetně dřevěného biocharu, biocharu z potravinářských odpadů, biocharu ze zemědělských odpadů a biocharu z tuhých komunálních odpadů, pro konkrétní aplikace,“ uvedl spoluautor Mohammad Saberian v tiskovém prohlášení.

Tento biochar, vytvořený při dvou různých teplotách, byl poté v různých procentech přidán do portlandského cementu jako náhrada jemného kameniva (v tomto případě přírodního písku). Po nalití do forem, odstranění vzduchových bublin a 24hodinovém sušení při pokojové teplotě tým analyzoval dvanáct rozdílných směsí pomocí rentgenové difrakce a skenovací elektronové mikroskopie a dospěl k jasnému vítězi. Biochar kávové sedliny zahřátý na 662 °C a nahrazující 15 % přírodního písku poskytl beton o 29,3 % pevnější v tlaku.

Výzkumníci také zjistili, že pro toto zvýšení pevnosti byla zásadní pyrolýza, protože neošetření kávové sedliny ukázalo, že vyluhování organických sloučenin z kávové sedliny brání hydratační reakci částic cementu, čímž výrazně brzdí pevnost betonu s příměsí kávové sedliny v tlaku.

Tým nyní pracuje na terénních zkouškách a vzbuzuje zájem průmyslových odvětví, která by mohla mít z tohoto vylepšení kávy, jak v šálcích, tak v betonu, prospěch.