محققان دانشگاه فناوری رویال ملبورن (دانشگاه RMIT) در استرالیا نشان داده‌اند که افزودن تفاله‌های قهوه استفاده شده به جای مقداری شن و ماسه می‌تواند تا ۳۰ درصد بتن بسازد. قوی تر.
طبق گفته تیم تحقیقاتی، این تکنیک نه تنها می تواند بتن را بهبود بخشد، بلکه می تواند به انحراف زباله از محل دفن زباله با ۱۰ میلیون تن ضایعات قهوه که هر سال در سطح جهان تولید می شود کمک کند و سایر مواد آلی نیز می توانند در به این ترتیب نیز.
تحقیقات منتشر شده در Journal of Cleaner Production فرآیند پیرولیز برای تبدیل ضایعات قهوه به بیوچار با استفاده از فرآیند کم انرژی و بدون اکسیژن در دمای ۳۵۰ درجه سانتیگراد را تشریح می کند. بر اساس این تحقیقات، این پردازش ضروری است زیرا شسته شدن محتوای آلی بالای تفاله های قهوه طبیعی مانع از واکنش هیدراتاسیون ذرات سیمان می شود و آن را برای استفاده مستقیم در بتن ساختاری نامناسب می کند. پیرولیز به صورت حرارتی محتوای آلی را تجزیه می کند و پس از آن بیوچار متخلخل غنی از کربن را پشت سر می گذارد.
راجیو رویچاند محقق مهندسی عمران دانشگاه RMIT که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، گفت: “دفع زباله های آلی یک چالش زیست محیطی است زیرا مقادیر زیادی گازهای گلخانه ای از جمله متان و دی اکسید کربن منتشر می کند که به تغییرات آب و هوایی کمک می کند.” 
جی لی، استادیار مهندسی عمران و زیرساخت دانشگاه RMIT گفت که بیوچار قهوه برای جایگزینی بخشی از شن و ماسه در مخلوط بتن استفاده شده است.
لی گفت: «استخراج مداوم شن و ماسه طبیعی در سراسر جهان برای برآورده کردن تقاضاهای رو به رشد صنعت ساخت و ساز تأثیر زیادی بر محیط زیست دارد.
دانشگاه تخمین می‌زند که سالانه ۵۰ میلیارد تن ماسه طبیعی در پروژه‌های ساختمانی در سطح جهان استفاده می‌شود.
لی گفت: «چالش‌های حیاتی و طولانی‌مدتی در حفظ عرضه پایدار شن و ماسه به دلیل ماهیت محدود منابع و اثرات زیست‌محیطی استخراج شن و ماسه وجود دارد.
“با رویکرد اقتصاد دایره ای، می توانیم زباله های ارگانیک را از محل دفن زباله دور نگه داریم و همچنین منابع طبیعی خود مانند شن و ماسه را بهتر حفظ کنیم.”
در طول پروژه آزمایشی، تیم به بررسی پیرولیز ضایعات قهوه در دماهای مختلف، از ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد و ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد، پرداخت تا مناسب بودن آن را در بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی بتن شناسایی کند. اشکال خام و پیرولیز شده ضایعات قهوه به عنوان جایگزینی برای سنگدانه های ریز در سطوح جایگزینی حجمی ۵، ۱۰، ۱۵ و ۲۰ درصد استفاده شد.
تحلیل فلورسانس پرتو ایکس، کربن، هیدروژن، نیتروژن و گوگرد (CHNS)، تجزیه و تحلیل اندازه ذرات پراش لیزر، پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و تست‌های مقاومت فشاری برای بررسی خواص مواد خام و آنها انجام شد. عملکرد در کامپوزیت های بتن مخلوط.
نتایج نشان می دهد که شسته شدن ترکیبات آلی از قهوه مانع از واکنش هیدراتاسیون ذرات سیمان می شود که بر مقاومت فشاری بتن تأثیر می گذارد. با این حال، پیرولیز کردن ضایعات قهوه در دمای ۳۵۰ درجه سانتیگراد منجر به بهبود قابل توجهی در خواص مواد آن شد که منجر به افزایش ۲۹.۳ درصدی در استحکام فشاری بتن کامپوزیت مخلوط با ۱۵ درصد بیوچار قهوه شد.
محققان گفتند که استحکام فشاری مشاهده شده در مخلوط ۱۵ درصدی ۳۵۰ درجه سانتی‌گراد، ارتباط نزدیکی با عملکرد پیوند عالی با ریزساختار سیمان دارد، خمیر سیمان که در منافذ بیوچار نفوذ می‌کند، ساختار متخلخل را تقویت می‌کند و پخت داخلی ارائه شده توسط آب ذخیره شده در ریزساختار متخلخل.
بیوچارهای تشکیل‌شده در دمای بالاتر دارای تخلخل و ساختار اسکلت شکننده‌تر بودند که ریزترک را نشان داد که بر نتایج مقاومت فشاری تأثیر منفی داشت. با این حال، تیم گزارش داد که ماده ۵۰۰ درجه سانتیگراد عملکرد پیوند عالی با ماتریس سیمان، شبیه به بیوچار ایجاد شده در دمای ۳۵۰ درجه سانتیگراد نشان داد.
تیم گفت که پس از آنالیزهای آزمایشگاهی موفق، اکنون در جستجوی شرکای صنعتی هستند تا برای انجام آزمایش‌های میدانی مواد جایگزین کار کنند تا آزمایش‌های مکانیکی و دوام طولانی‌مدت را امکان‌پذیر سازد.

توجه: این محتوا بصورت اتوماتیک توسط هوش مصنوعی وبلاگ سازه پلاس، تولید و منتشر شده است. ممکن است در برخی عبارات کلمه معادل و ترجمه یا جمله‌بندی‌ و رعایت نگارش درست نباشند.