Beton cu zaț de cafea pentru construcții mai rezistente
Cercetătorii au găsit o soluție pentru deșeurile de 10 miliarde de tone de zaț de cafea acumulate anual pe glob: ingredient pentru betonul din construcții, care devine astfel cu 30% mai rezistent.
Ești la cafeneaua ta preferată și comanzi un espresso. Privești cu plăcere cum barista pornește râșnița, pune cafeaua măcinată în portafiltru și o presează cu tamperul pentru uniformitate. “Minunea” se întâmplă apoi în espressor, care scoate la lumină produsul final: un espresso.
În urma acestui proces rămâne însă și ceea ce cunoaștem cu toții sub numele de zaț de cafea. Nu prea mult, doar câteva grame per espresso. Suficient însă cât să se acumuleze 10 miliarde de tone de zaț de cafea la nivel gobal în fiecare an.
La o simplă căutare pe internet vei vedea că zațul de cafea are numeroase întrebuințări, de la îngrășământ pentru legume și eliminarea mirosurilor neplăcute din frigider până la catifelarea pielii. O echipă de cercetători de la Școala de Inginerie de la Universitatea RMIT din Melbourne a avut însă ambiția de a identifica o soluție care să reducă semnificativ cantitatea de deșeuri de zaț de cafea. Și, la capătul mai multor experimente, a reușit: ingredient pentru betonul folosit în construcții.
Dacă ai primit newsletterul ăsta de la un prieten, abonează-te gratuit pentru a citi astfel de informații utile în fiecare miercuri.
🏗️ Compoziția tipică a betonului
În mod obișnuit, betonul are în compoziție ciment (10-15%), apă (15-20%) și un amestec de nisip, pietriș și pietre zdrobite (65-75%). Calitatea și rezistența betonului depind de proporțiile alese de producător pentru ingredientele din această compoziție.
În total, în proiectele de construcții se folosesc anual circa 50 de miliarde de tone de nisip la nivel global. În condițiile în care nisipul este o resursă naturală disponibilă în cantități limitate, iar cererea de beton este în continuă creștere la nivel global, cercetătorii analizează de mulți ani diverse alternative.
Extracția de nisip natural de pe albiile și malurile râurilor are un impact major asupra mediului și există numeroase provocări pentru a menține un lanț de furnizare sustenabil.
Jie Li, cercetător la Universitatea RMIT
☕ Procesul de prelucrare a zațului de cafea
O serie de cercetători au utilizat zaț de cafea la temperatura camerei în loc de nisip într-un experiment care a avut loc în 2016, dar ale cărui rezultate au fost dezamăgitoare: rezistența betonului a scăzut cu peste 50%.
Oamenii de știință de la Universitatea RMIT au decis să reia experimentele respective cu o modificare majoră: au încălzit în prealabil zațul de cafea la 350 de grade Celsius sau 500 de grade Celsius înainte de a-l integra în compoziția betonului.
Cercetătorii au colectat zaț de cafea de la cafenelele din Melbourne și l-au uscat într-un cuptor timp de 48 de ore la o temperatură de 60 de grade Celsius, cu scopul de a elimina complet apa din compoziție.
Ulterior, zațul de cafea a fost împărțit în mai multe mostre care au trecut printr-un proces care se numește piroliză: astfel, într-un mediu lipsit de oxigen, unele mostre de zaț de cafea au fost încălzite la 350 de grade Celsius timp de 2 ore, cu o creștere de temperatură de 10 grade Celsius pe minut. Celelalte mostre au trecut printr-un proces similar, însă au fost încălzite până la 500 de grade Celsius.
După ce au fost scoase din cuptor, mostrele au fost adăugate în diverse proporții în compoziția amestecului de nisip, pietriș și pietre zdrobite pentru producția betonului. Astfel, cercetătorii au folosit în compoziția acestui amestec o proporție de 5%, 10%, 15% și 20% de zaț de cafea în loc de nisip.
E păcat să te bucuri singur de acest articol. Apasă butonul de mai jos și trimite-l către toți prietenii tăi care apreciază jurnalismul de calitate.
🏗️ Rezultatele experimentelor: betonul este mai rezistent
În faza finală, cercetătorii au analizat rezistența la compresiune a diverselor mostre de beton cu zaț de cafea comparativ cu formula clasică a betonului, la intervale de 7 zile și 28 de zile de la producerea betonului. În mecanică, rezistența la compresiune este capacitatea unui material de a rezista la o anumită presiune. Unitatea de măsură a rezistenței la compresiune este MegaPascal (MPa).
Astfel, în cazul mostrelor de amestec cu zaț de cafea la temperatura de 350 de grade Celsius s-a observat că rezistența la compresiune este mai mare decât cea a formulei standard de beton în cazul în care gradul de înlocuire a nisipului cu zaț de cafea este de până la 15%.
De exemplu, pentru măsurătorile efectuate efectuate la 28 de zile, rezistența la compresiune a betonului standard este de 22,9 MPa, dar prin adăugarea de zaț de cafea a crescut la 26,6 MPa (+16%) în cazul compoziției cu 5% zaț de cafea, la 29,1 MPa (+27%) în cazul compoziției cu 10% zaț de cafea și la 29,6 MPa (+29,3%) pentru compoziția cu 15% zaț de cafea. În cazul compoziției cu zaț de cafea 20%, rezistența la compresiune a scăzut la 22,1 MPa (-3,4%).
Concluzia este că utilizarea unei compoziții de 15% de zaț de cafea în loc de nisip are ca efect o creștere a rezistenței betonului cu 30%.
Legendă grafic: Control este formula clasică a betonului, iar 350CBC05 este formula de beton cu 5% zaț de cafea în amestec în loc de nisip la temperatura de 350 de grade Celsius. Urmează apoi formulele cu 10%, 15% si 20% de zaț de cafea.
În schimb, în cazul mostrelor de amestec cu zaț de cafea la temperatura de 500 de grade Celsius s-a observat că rezistența la compresiune este mai mică decât cea a formulei standard de beton indiferent de proporția de înlocuire a nisipului cu zaț de cafea. De fapt, cu cât cantitatea de zaț de cafea a fost mai mare, cu atât rezistența la compresiune a fost mai mică.
Principala explicație a cercetătorilor pentru rezultatele atât de diferite este că zațul de cafea pirolizat la 500 de grade Celsius are o porozitate mai mare și este mai fragil.
🔮 Ce urmează
Cercetătorii admit însă că rezultatele obținute nu sunt suficient de concludente pentru ca zațul de cafea să fie integrat imediat în compoziția betonului.
Industria betonului are potențialul de a contribui semnificativ la creșterea gradului de reciclare pentru deșeurile organice, așa cum este cafeaua uzată. Cercetarea noastră este mai degrabă în stadiu preliminar, dar aceste rezultate oferă o metodă inovatoare pentru a reduce cantitatea de deșeuri organice care ajunge la gropile de gunoi.
Shannon Kilmartin-Lynch, unul dintre cercetătorii care au participat la experiment
Totuși, vestea bună este că o serie de administrații locale din Australia și-au manifestat deja intenția de a se implica în proiecte pentru a reduce cantitatea de deșeuri.
Am vrut să dăm cafelei o nouă șansă la viață. Mai multe consilii locale care se luptă cu deșeurile organice și-au arătat interesul pentru munca noastră și ne-au contactat pentru o serie de proiecte de infrastructură care să conțină astfel de materiale.
Rajeev Roychand, liderul proiectului de cercetare
În continuare, cercetătorii recomandă companiilor care activează în domeniu să realizeze o serie de teste mecanice de durabilitate pe termen lung pentru zațul de cafea la 350 de grade Celsius.
Prin urmare, nu te aștepta ca noile complexuri rezidențiale care răsar în țară să aibă zaț de cafea în compoziția de beton, însă testele realizate de cercetătorii de la Universitatea RMIT sunt un bun punct de plecare pentru îmbunătățirea formulei betonului. Și, în același timp, pentru reducerea deșeurilor de zaț de cafea și a dependenței de nisip.
Dacă vrei să aprofundezi subiectul, descarcă studiul complet de 13 pagini în format PDF printr-un click pe butonul de mai jos:
Dacă ți-a plăcut acest subiect, este foarte posibil să-ți placă și articolul pe care l-am scris în toamna anului trecut pentru publicația Autocritica despre modul în care un start-up din Cluj-Napoca folosește asfalt din plastic și sticle reciclate pentru fundația drumurilor. Este o metodă prin care se obține reducerea deșeurilor, a emisiilor de dioxid de carbon și a costurilor de producție.
Dacă informațiile pe care le citești sunt utile pentru tine, te invit să susții producția newsletterului Patru Pereți printr-o investiție unică, lunară sau anuală.
Alte recomandări:
🤾♀️ Săptămâna trecută am publicat pe site-ul Patru Pereți o avancronică a noului sezon de handbal feminin. Nu ai primit avancronica pe mail pentru că am publicat-o doar pe site, fără să o trimit ca newsletter.
Pe de o parte, am vrut să evit aglomerarea căsuței tale de email într-o săptămână în care trimisesem deja un newsletter despre Pădurea Metropolitană Madrid. Pe de altă parte, am vrut să fac un experiment pentru a vedea impactul unui articol publicat doar pe site.
Am gândit avancronica din perspectiva confruntării directe dintre CSM București și Rapid București în Liga Florilor (campionatul național de handbal feminin) și Liga Campionilor. Am analizat loturile și transferurile efectuate de echipe, perspectivele din campionat și grupa de Liga Campionilor, dar și cine sunt fanii celor două echipe.
Nu în ultimul rând, am scris acolo și despre posibilitatea reală ca meciurile din Liga Campionilor de anul viitor să se joace la Pitești Arena și Sala Sporturilor din Mioveni, dar și detalii despre unde poți cumpăra bilete pentru meciurile celor două echipe și unde poți vedea Liga Florilor și Liga Campionilor la TV și pe internet.
🎾 Săptămâna asta a început US Open, ultimul turneu de tenis de Grand Slam al anului. N-am scris nimic pe subiect pentru că, ei bine, am scris anul trecut. Mai exact, înainte de ediția din 2022 am scris un newsletter la fel de interesant și astăzi despre Stadionul Arthur Ashe din New York, terenul central pe care se desfășoară meciurile de la US Open.
Găsești acolo o mini-istorie a turneului US Open a cărui ediție inaugurală a avut loc în 1881, metoda statistică prin care organizatorii au decis inițial că arena nu are nevoie de acoperiș, dar și evenimentele care i-au convins pe organizatori să monteze un acoperiș retractabil.
Dacă l-ai ratat la vremea respectivă, merită să citești newsletterul respectiv pentru că vorbim, până la urmă, de cea mai mare arenă de tenis din lume: are o capacitate de aproape 24.000 de spectatori.
🙋♂️ În final, pentru o planificare mai bună a conținutului editorial pentru Patru Pereți, ar fi util pentru mine să știu dacă ți-ar fi plăcut să primești pe mail avancronica noului sezon de handbal feminin și, mai ales, dacă ar fi fost în regulă pentru tine să primești două newslettere Patru Pereți într-o săptămână. Așa că te invit să răspunzi la sondajul de mai jos:
Un proces destul de complicat asta cu zațul de cafea . Mai usor il amesteci in apa și îl pui în compoziție, cine se complica atât?