تبدیل ضایعات قهوه به بتن، انتشار کربن را ۲۶ درصد کاهش می‌دهد

به گزارش خبرنگار دانش و فناوری خبرگزاری دانشجو، محققان با تبدیل ضایعات قهوه به مخلوط بتنی که نه تنها قوی‌تر، بلکه پایدارتر از نوع معمولی آن است، هدف کاملاً جدیدی را برای آن ارائه داده‌اند.

دانشمندان موسسه فناوری سلطنتی ملبورن (RMIT) تأکید کردند که رویکرد پیشگامانه آنها می‌تواند به طور بالقوه ردپای کربن مصالح ساختمانی را تا ۲۶ درصد کاهش دهد.

این مطالعه که توسط دکتر جینگ‌شوان ژانگ و دکتر محمد صابریان، هر دو محقق مهندسی عمران در دانشگاه RMIT، رهبری می‌شد، از تفاله قهوه، یک جریان زباله فراوان که در غیر این صورت به محل‌های دفن زباله منتهی می‌شد، بهره برد.

ژانگ توضیح داد: «ما نشان دادیم که بیوچار قهوه می‌تواند ردپای کربن بتن را در سناریو‌هایی که ارزیابی کردیم کاهش دهد، در حالی که آزمایش‌های قبلی افزایش مقاومت را با استفاده از همین رویکرد نشان داده بودند.»

پتانسیل رو به رشد بایوچار

داده‌ها نشان می‌دهند که استرالیا به تنهایی حدود ۸۳۰۰۰ تن تفاله قهوه مصرف‌شده تولید می‌کند. اما محققان نشان دادند که به جای اینکه این تفاله‌ها در محل‌های دفن زباله رها شوند، می‌توان این ضایعات آلی را گرم کرد و به ماده‌ای غنی از کربن به نام بیوچار تبدیل کرد.

بایوچار با حرارت دادن زباله‌های آلی در دمای بالا در محیطی با اکسیژن کم، از طریق فرآیندی به نام پیرولیز، ساخته می‌شود. این کار از سوختن ماده جلوگیری می‌کند و در عوض آن را به ماده‌ای پایدار و غنی از کربن شبیه زغال تبدیل می‌کند.

در کشاورزی، این زغال ریزدانه اغلب برای بهبود حاصلخیزی خاک، بهبود احتباس آب و کمک به ذخیره کربن برای مدت طولانی به خاک اضافه می‌شود. اکنون این تیم کشف کرده است که می‌تواند جایگزین بخشی از شن و ماسه در تولید بتن نیز شود.

دکتر چون-کینگ لی، استاد مهندسی عمران در دانشگاه RMIT که راهنمایی‌های لازم را به این تیم ارائه داده است، اظهار داشت: «استفاده از مقادیر متوسط ​​بیوچار قهوه، مسیری روشن و قابل اندازه‌گیری برای بتن با ضربه کمتر ارائه می‌دهد.»

آزمایش‌های قبلی انجام شده توسط این تیم نشان داد که جایگزینی ۱۵ درصد از شن و ماسه با بیوچار قهوه، مقاومت بتن را تقریباً ۳۰ درصد افزایش می‌دهد. تجزیه و تحلیل جدید چرخه عمر آنها نشان داد که همین فرآیند، انتشار دی اکسید کربن را نیز تا ۲۶ درصد کاهش می‌دهد.

نتایج همچنین نشان داد که با جایگزینی پنج و ده درصد از شن با بیوچار، به ترتیب ۱۵ و ۲۳ درصد از میزان انتشار دی‌اکسید کربن کاسته شد. این تجزیه و تحلیل همچنین تا ۳۱ درصد کاهش در مصرف سوخت‌های فسیلی و بهبود قابل توجه در تأثیرات بر رودخانه‌ها و دریاچه‌ها را نشان داد.

بازیافت ضایعات قهوه

برای تولید بیوچار، محققان تفاله قهوه استفاده شده را تا حدود ۶۶۲ درجه فارنهایت (۳۵۰ درجه سانتیگراد) گرم کردند. محصول حاصل، بخش زیادی از کربن ماده آلی اولیه را حفظ کرد. این کربن پس از مخلوط شدن، در بتن حبس شد.

این تحقیق با تبدیل زباله به مواد مفید و کاهش وابستگی به شن و ماسه طبیعی، از تغییر کشور به سمت اقتصاد دایره‌ای و اهداف تولید صفر خالص پشتیبانی می‌کند. دانشمندان مذاکراتی را با شرکای صنعتی، ایالتی و محلی برای به‌کارگیری این فناوری در پروژه‌های ساختمانی آغاز کرده‌اند.

صابریان در یک بیانیه مطبوعاتی گزارش داد: «مراحل بعدی شامل طرح‌های آزمایشی بزرگ‌تر، بهینه‌سازی ترکیبی و همسویی با استاندارد‌ها است تا پروژه‌ها بتوانند با اطمینان این را اتخاذ کنند. ما از همکاری در زنجیره‌های تأمین و استقرار میدانی استقبال می‌کنیم.»

صابریان معتقد است که همزمان با تلاش شهر‌ها برای کاهش انتشار کربن، نوآوری‌هایی مانند بتن بیوچار قهوه می‌تواند نقش مهمی در زیرساخت‌های پایدار ایفا کند.

این مطالعه در مجله بین‌المللی مدیریت ساخت و ساز منتشر شده است.