Brugte kaffegrums (SCG) er det mest spildte biprodukt fra hele kaffeindustrien. Ifølge et estimat ender over 27.000 tons af det på lossepladser over hele verden. Som om det ikke var slemt nok, afgiver det organiske materiale, når det nedbrydes, metan og kuldioxid. Det er to skadelige gasser, der kan vise sig at have betydning for klimaændringerne.
For at tackle denne økologiske bekymring, skabte forskere fra Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) Universitet i Australien en biochar (et stof skabt fra pyrolyse, red.) af kaffegrums, som faktisk øgede betonens styrke med 30%. Resultaterne af denne undersøgelse blev offentliggjort i Journal of Cleaner Production.
"Affaldshåndtering af organisk materiale udgør en miljømæssig udfordring, da det udsender store mængder drivhusgasser, herunder metan og kuldioxid, som bidrager til klimaændringer," sagde Rajeev Roychand, hovedforfatter og professor ved RMIT's Ingeniørskole, i en pressemeddelelse.
"Inspirationen til vores arbejde var at finde en innovativ måde at bruge de store mængder kaffegrums i byggeprojekter i stedet for at sende det på lossepladser. Dermed kan vi give kaffe en 'ny chance' for liv."
Hvert år afhænger beton anvendt i byggeprojekter af udvinding af 55 milliarder tons natursand, da partiklens ru overflade giver mere overfladeareal for vand og cement at binde sig til. Desværre udvindes dette sand ofte fra flodbredder, hvilket forstyrrer det naturlige miljø. Så ved at erstatte sand med kaffegrums kan man løse to økologiske problemer på én gang, da det også indeholder fine partikler.
Roychands team indsamlede først friske forsyninger af kaffegrums fra kaffebarer i Melbourne. Grumset blev derefter tørret og opvarmet til forskellige temperaturer - 662 grader eller 932 grader Fahrenheit - før det gennemgik en iltfri proces kendt som pyrolyse, hvor organiske molekyler vibrerer og brydes ned i mindre komponenter. Dette skaber det, der er kendt som biochar, der er et let, kul-lignende stof.
"Vores hold af forskere har opnået omfattende erfaring i at udvikle højt optimerede biochars fra forskellige organiske affaldstyper, herunder træbiochar, madaffaldsbiochar, landbrugsaffaldsbiochar og biochar fra fast byaffald, til betonanvendelser," sagde medforfatter Mohammad Saberian i en pressemeddelelse.
Denne biochar, skabt ved to forskellige temperaturer, blev derefter inkorporeret i forskellige procenter i Portland-cement som erstatning for fint aggregat. Efter at have hældt det i forme, fjernet luftbobler og tørret det ved stuetemperatur i 24 timer, analyserede holdet de tolv forskellige blandinger ved hjælp af røntgendiffraktion og scanningselektronmikroskopi og kom frem til en klar vinder.
En biochar med kaffegrums opvarmet ved 662 grader Fahrenheit og erstatning af 15% af natursand som aggregat gav beton en 29,3% stærkere trykstyrke.
Forskerne fandt også ud af, at pyrolyse var afgørende for denne forbedring, da ubehandlet kaffegrums 'viser, at udvaskning af organiske forbindelser hindrer hydratiseringsreaktionen af cementpartikler, hvilket betydeligt forringer trykstyrken af beton blandet med kaffegrums," lød det.
Holdet arbejder nu hen imod feltforsøg og vækker interesse fra industrier, der kan drage fordel af denne forstærkning - både i deres kopper og i deres beton.
