Исследователи из Донского государственного технического университета (ДГТУ) вместе с зарубежными коллегами создали бетон на основе биоугля из кофейной гущи. Они утверждают, что разработка позволяет сократить использование цемента на 10% и улучшить качество бетона.
Результаты исследования опубликованы в журнале Recycling.
Не только безопасен, но и полезен
Кофе — очень популярный напиток во всём мире. Но его производство обходится большим количеством отходов, в соотношении 1:2. Иначе говоря, при изготовлении одного килограмма растворимого кофе остаётся около двух килограммов отходов. А из 7 млн тонн кофе, производимых ежегодно кофейной индустрией, образуется 14 млн тонн влажных отходов.
Учёные ДГТУ решили извлечь из них пользу. Они предлагают использовать биоуголь из кофейной гущи для частичной замены цемента в бетоне.
Кофейную гущу нельзя добавлять в бетон напрямую — она выделяет вещества, которые ухудшают его качественные характеристики. Но если нагреть её до 400 градусов, удалить из неё кислород и измельчить, то получится пористый углеродосодержащий материал — биоуголь. И он для бетона не только безопасен, но и, как выясняется, полезен.
Исследователи из ДГТУ вместе с коллегами из Турции, Азербайджана и Ливана добавили этот биоуголь в бетон, частично заменив им цемент. Изучив его свойства, они пришли к выводу, что добавка улучшила раствор и позволила сэкономить цемент.
По расчётам учёных, оптимальные характеристики бетона достигаются, когда масса биоугля в нём составляет около 4% от общего состава.
Разработка заинтересует страны — производители кофе
«Новый бетон обладает отличными физико-механическими свойствами и высококачественной структурой. Это делает его пригодным для использования в строительных конструкциях самого разного назначения», — говорит заведующий кафедрой «Строительство уникальных зданий и сооружений» ДГТУ Сергей Стельмах.
Он также отмечает, что при рациональном использовании биоугля из кофейной гущи (когда его доля не превышает 8%) он может играть роль минерального наполнителя, уплотняя структуру бетона, делая его более однородным и повышая его прочность.
Стельмах объясняет, что, согласно полученным на микроскопе изображениям, распределение биоугля из кофейной гущи в бетоне выглядит равномерным, не имеет выраженных слабых или сильных зон. Учёный считает, что проведённое исследование может заинтересовать коллег из других стран, особенно тех, которые являются признанными поставщиками кофе на мировой рынок, например, Бразилию, Вьетнам, Колумбия и Индонезия.
Теперь исследователи сосредоточатся на изучении характеристик долговечности бетона, созданного с добавками из кофейной гущи. Они намерены провести эксперимент, чтобы оценить его морозостойкость, водонепроницаемость, устойчивость к увлажнению и высушиванию.