Kā kafijas biezumi var padarīt betonu stiprāku? Var! Austrālijas pētnieki atklājuši unikālu metodi 9
Jūs nebūt neesat viens, kura rīts nevar sākties bez kafijas – pasaulē katru dienu tiek izdzerti vairāk nekā 2 miljardi tasīšu kafijas, kas attiecīgi rada 60 miljonus tonnu atkritumu izlietotu kafijas biezumu veidā, vēstīja ārvalstu medijs “CNN“.
Tikai neliela daļa no šiem kafijas biezumiem tiek atkārtoti izmantota – galvenokārt kā augsnes mēslojums, bet lielākā daļa tiek sadedzināta vai nonāk atkritumu poligonā, kur, tāpat kā citi organiskie savienojumi, sadalās un izdala metānu, siltumnīcefekta gāzi, kas savā spējā aizturēt atmosfērā siltumu ir 25 reizes iedarbīgāka nekā oglekļa dioksīds.
Tagad pētnieki apgalvo, ka kafijas biezumus varētu izmantot kā betona sastāvdaļu, un, kā liecina nesen veikts pētījums, tie pat varētu padarīt to daudz stiprāku.
“Šī ideja mums ienāca prātā tieši pie kafijas tases,” tā sacīja RMIT Inženierzinātņu skolas Melburnā, Austrālijā vadošais pētnieks Radživs Rojčands (Rajeev Roychand). “Mēs grauzdējot izlietotus kafijas biezumus bezskābekļa vidē ieguvām kaut ko tādu, ko sauc par bioogli. Kad mēs to pievienojām betonam kā daļēju tajā izmantoto smilšu aizstājēju, tas par 30% palielināja materiāla stiprību,” viņš skaidroja.
Betonu veido četras galvenās sastāvdaļas: ūdens, grants, smiltis un cements. Ar gada laikā izlietotajām 30 miljardiem tonnām, kas ir trīs reizes vairāk nekā pirms 40 gadiem, tas šobrīd ir uzskatāms par pasaulē visplašāk izmantoto celtniecības materiālu.
Rojčands un viņa komanda betonā izmantojamās smiltis daļēji aizstāja ar bioogli – kokoglei līdzīgu materiālu, kas iegūts no kafijas atkritumiem. Un vislabāko rezultātu viņi ieguva, aizvietojot 15% smilšu ar 350 grādu temperatūrā grauzdēto biogli. Un pēc savas spējas izturēt slodzi šādi iegūtais betons izrādījies par 30% stiprāks nekā parastais betons, ziņoja “CNN”.
Parastajā betonā ūdens, kas ir otra lielākā sastāvdaļa pēc tilpuma, laika gaitā tiek absorbēts cementā, samazinot mitruma daudzumu, kas joprojām atrodas betonā, stāsta Rojčands. Šis efekts, ko dēvē par izžūšanu, izraisa materiāla saraušanos un plaisāšanu mikrolīmenī, tādējādi vājinot betonu.
No kafijas atkritumiem radītā bioogles piedeva var samazināt šo dabisko procesu. Pēc bioogles sajaukšanas ar betonu tās daļiņas darbojas kā mazi ūdens rezervuāri, kas sadalās vienmērīgi pa visu betona slāni, stāstīja Rojčands. Kad betons sacietē un sāk sacietēt, biogle lēnām atbrīvo ūdeni, tādējādi rehidratējot apkārtējo materiālu un samazinot saraušanās un plaisu veidošanās iespēju.
“Mēs novirzītu šos atkritumus un pārvērstu tos vērtīgā resursā,” teica Rojčands. “Arī smilšu trūkst, un, pat ja mēs aizstāsim tikai daļu smilšu, mēs tomēr uzlabosim ilgtspējas aspektu, un pamazām varētu nonākt arī līdz tam, kad ievērojamu betona ražošanā izmantojamo smilšu daļu varētu aizstāt ar dažādiem no atkritumiem radītiem materiāliem,” viņš skaidroja.
Kā norāda Šefīldas Universitātes (Apvienotā Karaliste) būvniecības inovāciju profesors Kipros Pilakutas (Kypros Pilakoutas), kurš gan personiski nebija iesaistīts šajā darbā, šis pētījums kā tāds ir intriģējošs no tehnoloģiskā viedokļa.
Tomēr profesors uzskata, ka ir maz ticams, ka šādā veidā ražots betons kādreiz tiks plaši pielietots būvniecībā. “Galvenā problēma, kas saistīta ar atkritumiem, ir to savākšana un pārstrāde,” viņš sacīja. “Lai gan būtu lieliski savākt visus kafijas biezumus no visas valsts, ar to saistītās izmaksas būtu pārmērīgi augstas.” Viņš piebilst, ka pirolīze – process, kurā tiek iegūta bioogle, nebūt nav paveicams bez izmaksām, un viņš uzskata, ka diez vai augsta oglekļa koncentrācija betonā palielinātu šī materiāla ilgmūžību ilgtermiņā.
Rojčands norādīja, ka atkritumu savākšana jau pat reiz ir plaši izplatīta, un, ka vairāki Austrālijas uzņēmumi ir arī pievērsušies kafijas atkritumu otrreizējai pārstrādei. Viņš piebilst, ka pirolīzes izmaksas galvenokārt ir saistītas ar sākotnējiem ieguldījumiem ražošanas iekārtās, pie tam bioogle tiek ražota daudz zemākā temperatūrā nekā cements – 350 grādos salīdzinājumā ar aptuveni 1450 grādu temperatūrai, kuru nepieciešams nodrošināt cementa ražošanas procesā. “Taču mēs palaižam garām citus ieguvumus – atkritumi, kas nonāk poligonos, prasa izmaksas par tā apglabāšanu. Tagad to var pārvērst par vērtīgu blakusproduktu,” teica Rojčands.
Betona sastāvdaļa, kas visvairāk ietekmē klimata pārmaiņas, ir cements. Un saskaņā ar ideju laboratorijas “Chatham House” datiem 2021. gadā tā ražošana radīja 8% no visām globālajām CO2 emisijām, šajā sakarā Rojčands uzskata, ka, palielinot betona stiprību par 30%, ir iespējams samazināt cementa saturu līdz pat 10%, tādējādi samazinot tā ietekmi uz klimatu, raksta “CNN”.
Viņš stāsta, ka par šo atklājumu jau ir izrādījuši interesi gan būvniecības uzņēmumi, gan uzņēmumi, kas pārstrādā kafijas biezumus, un viņa komanda tagad strādā pie tā, lai varētu sākt šī uzlabotā betona materiāla demonstrēšanu vietējām pārvaldes iestādēm. “Viena no lietām, ko mēs noteikti darīsim, ir betona konstrukciju uzraudzība sešu mēnešu līdz vienu gadu ilgā periodā,”teica Rojčands. “Tas ļaus visiem interesentiem pārliecināties, ka betonam pievienotā bioogle laika gaitā saglabā savas pozitīvās īpašības,” piebilda viņš.
