Fusy z kawy zamiast piasku. Taki komponent może wzmocnić beton z korzyścią dla środowiska

Inżynierowie z Royal Melbourne Institute of Technology w Australii opracowali metodę produkcji betonu przy użyciu fusów z kawy. Przekonują, że recykling odpadów organicznych może zmniejszyć zależność branży budowlanej od wydobywania zasobów naturalnych. Fusy z kawy pozwalają wyprodukować o 30 proc. mocniejszy beton i częściowo zastąpić nimi piasek.

Autorzy badania oszacowali, że co roku powstaje ok. 10 mld kg odpadów kawowych, z czego 75 mln kg w samej tylko Australii. Dzięki ponownemu wykorzystaniu fusów branża budowlana może się przyczynić do zmniejszenia emisji metanu, które gorzej wpływają na atmosferę niż dwutlenek węgla.

­– Pracujemy nad recyklingiem różnych form odpadów organicznych. Ogromna ilość takich odpadów trafia na wysypiska. W Australii są one odpowiedzialne za około 3 proc. emisji gazów cieplarnianych. Rozmawiając przy kawie, poszukiwaliśmy różnych rozwiązań na przekształcenie odpadów w cenny zasób i właśnie wtedy pomyśleliśmy o fusach powstających przy przyrządzeniu tego napoju. Od tego zaczęło się nasze badanie – mówi agencji Newseria Innowacje współautor rozwiązania, dr Rajeev Roychand z Uniwersytetu RMIT w Australii.

Naukowcy przetworzyli fusy w biowęgiel – czarny, porowaty materiał bogaty w węgiel, który pozwala wzmocnić beton o 30 proc. i w 15 proc. objętości zastąpić piasek. Wykorzystali do tego proces pirolizy, próbując różnych poziomów temperatury. Okazało się, że najlepsze efekty dało podgrzanie fusów z kawy do 350 stopni Celsjusza bez użycia tlenu.

– Znacząco podnosimy w ten sposób wytrzymałość betonu i sprawiamy, że jego produkcja staje się bardziej przyjazna dla środowiska. Modyfikowane, przetworzone termicznie fusy z kawy mogą częściowo zastąpić piasek, który trzeba ciągle wydobywać, by spełnić wymogi branży budowlanej. Uzyskujemy przy tym o 30 proc. lepszą wytrzymałość betonu. Ten istotny wzrost wytrzymałości można wykorzystać do obniżenia zawartości cementu nawet o 10 proc. – wyjaśnia dr Rajeev Roychand.

Odkrycie może też pomóc w ochronie zasobów naturalnych, konkretnie piasku. Według obliczeń badaczy z Uniwersytetu w Lejdzie spośród wszystkich materiałów stałych eksploatowanych przez człowieka najszybciej rośnie wydobycie piasku i żwiru, a najwięcej tego pierwszego surowca zużywa się właśnie do produkcji betonu. W ciągu najbliższych 40 lat popyt na piasek może wzrosnąć o ok. 45 proc. W 2060 roku branża budowlana będzie potrzebowała 4,6 mld t rocznie (dla porównania w 2020 roku było to 3,2 mld t), zwłaszcza w Azji i Afryce.

Zrównoważone wydobycie piasku stanowi duże wyzwanie dla branży budowlanej. Surowiec używany do produkcji betonu wydobywa się z koryt rzek i jezior. Ten morski i pustynny się do tego nie nadaje. Nielegalne wydobycie piasku jest ogromnym problemem na całym świecie, przyczyniając się do nadmiernej eksploatacji i degradacji środowiska. Jest on wprawdzie surowcem odnawialnym, ale procesy erozji, w wyniku których powstaje, trwają długo. Przyroda nie jest w stanie odtworzyć jego zasobów tak szybko, żeby sprostać jego eksploatacji przez przemysł. Dlatego na znaczeniu zyskują rozwiązania, które mają pomóc w ograniczeniu zużycia tego surowca w branży budowlanej.

Australijscy badacze są zdania, że ich rozwiązanie ma dużą szansę na komercjalizację. Informują, że nawiązali już współpracę z kilkoma firmami budowlanymi. Rozwiązaniem są zainteresowani również lokalni włodarze.

– Pierwszy samorząd chce wykorzystać nasze rozwiązanie przy budowie chodnika. Trwają obecnie liczne konsultacje z firmami budowlanymi. Poza tym spotkaliśmy się z przedstawicielami kilku firm budowlanych, którzy są bardzo entuzjastycznie nastawieni i chcą zastosować nasz beton w przyszłych inwestycjach. Spotkaliśmy się też z architektem, który projektuje luksusowy hotel i chce skorzystać z naszego produktu, by zapewnić wysokie parametry w zakresie zrównoważonego rozwoju i obniżyć emisje. Trwają więc liczne konsultacje, również z podmiotami zagranicznymi. Wiele przedsiębiorstw z zagranicy interesuje się naszym rozwiązaniem, wiele projektów jest już w fazie finalizacji i zostanie ukończonych przed końcem roku lub na początku następnego ­– zapowiada badacz z Uniwersytetu RMIT.

Inżynierowie z Australii zapowiadają, że będą pracować nad możliwością użycia innych niż kawa surowców organicznych do poprawy właściwości betonu. Niedawno nad wykorzystaniem recyklingu w budownictwie pochylili się też naukowcy z Uniwersytetu Kitakyushu w Japonii. Odkryli, że do produkcji betonu można wykorzystać odpady z jednorazowych pieluch. Można nimi zastąpić od 9 do 40 proc. piasku, w zależności od tego, w jakim elemencie się znajdą, bez zmniejszenia wytrzymałości betonu. Naukowcy zbudowali eksperymentalny dom o powierzchni 36 mkw., według indonezyjskich standardów budowlanych, bo to z myślą o problemach w mieszkalnictwie na tym rynku realizowali ten projekt. W sumie zużyto 1,7 m³ odpadów pieluszkowych.