مليئة بالحبوب: يستخدم العلماء القهوة المطحونة لصنع خرسانة أقوى | علوم

في فكرة تم طرحها بشكل مناسب أثناء تناول فنجان من القهوة، ابتكر الباحثون تقنية لإعادة تدوير بقايا القهوة المستخدمة لإنشاء خرسانة أقوى.

طوّر المهندسون في جامعة RMIT طريقة لجعل الخرسانة أقوى بنسبة 30% تقريبًا من خلال دمج القهوة المطحونة في المادة.

قام الباحثون بتحويل بقايا القهوة إلى الفحم الحيوي، وهو بقايا خفيفة الوزن تشبه الفحم، واستخدموا هذا الفحم الحيوي ليحل محل جزء من الرمال اللازمة لصنع الخرسانة.

وقالت الدكتورة شانون كيلمارتن لينش، الباحثة الرئيسية في الدراسة وزميلة أبحاث ما بعد الدكتوراه في جامعة RMIT، إن الفكرة نشأت من الرغبة في تقليل هدر القهوة في مكان العمل.

وقال: “لقد تم التخلص من الكثير من البن المطحون وحبوب البن”. “[We wanted] لنرى ما إذا كان بإمكاننا تحويل بقايا القهوة إلى سلعة أكثر قيمة.”

ويتعاون الباحثون الآن مع المجالس المحلية في مشاريع البنية التحتية المستقبلية، مثل بناء ممرات المشاة وممرات المشاة.

ويقول المهندسون إن هذه التكنولوجيا يمكن أن تفيد البيئة إذا تمكنت من تقليل كمية نفايات القهوة التي تذهب إلى مدافن النفايات والحاجة إلى الرمال الطبيعية المستخدمة في صناعة البناء والتشييد.

هدر الطعام تقريبًا 3% من الاحتباس الحراري السنوي في أستراليا الانبعاثات، وفقا لدراسة جدوى الاستراتيجية الوطنية للنفايات الغذائية. تنتج أستراليا 75 ألف طن من القهوة المطحونة سنويًا.

وقال الدكتور راجيف رايشاند، الباحث المشارك في الدراسة من RMIT، إن صنع الفحم الحيوي يتضمن تحميص الحبوب غير المستخدمة لتعزيز نكهتها، على غرار تحميص الحبوب غير المستخدمة.

“نحن نفعل الشيء نفسه، ولكن في غياب الأكسجين [to prevent carbon dioxide from being produced]قال رايشاند. “لا نريد أن يدخل الكربون إلى الغلاف الجوي ويزيد من انبعاثات الغازات الدفيئة.”

هذه العملية، التي تسمى الانحلال الحراري، تقوم بتسخين القهوة المطحونة إلى حوالي 350 درجة مئوية. ويقول الفريق إن تقنيتهم ​​أكثر كفاءة في استخدام الطاقة لأنها تتطلب درجات حرارة أقل من درجات الحرارة التقليدية.

“عادةً ما يكون الانحلال الحراري أكثر كفاءة في استخدام الطاقة [input] قال كيلمارتن لينش: “لأنه يتعين عليك رفع درجة الحرارة إلى 700 إلى 900 درجة مئوية”.

ومن خلال استبدال 15% من الرمال المستخدمة عادة في الخرسانة بالفحم الحيوي للقهوة، وجد الباحثون زيادة إضافية في القوة بنسبة 29.3%.

وقال كيلمارتن لينش: “من الناحية الهيكلية، الفحم الحيوي للقهوة أدق من الرمل، لكنه مادة مسامية، لذا فهو يسمح للأسمنت بالارتباط بالبنية المسامية للفحم الحيوي”.

“إنها بالتأكيد في مراحلها الأولى – هناك المزيد من الاختبارات التي يتعين إجراؤها على المتانة وأشياء من هذا القبيل.”

ويقدر الباحثون أنه إذا تم تحويل جميع مخلفات القهوة المنتجة في أستراليا كل عام إلى الفحم الحيوي، فسيكون حوالي 22500 طن.

ومع ذلك، هناك حاجة إلى ما يقرب من 28.8 مليون طن من الرمال كل عام لإنتاج ما يقرب من 72000 مليون طن من الخرسانة الأسمنتية المنتجة في أستراليا.

ونشرت الدراسة في المجلة مجلة الإنتاج الأنظف.