Бетон на основе биоугля из кофейной гущи получили ученые ДГТУ в составе международного исследовательского коллектива. Авторы также предложили новую методику изготовления модифицирующей добавки. По их словам, разработка позволяет снизить расход цемента примерно на 10 процентов и повысить качество бетона. Результаты представлены в Recycling.
Кофе — один из самых популярных напитков в мире, рассказали в Донском государственном техническом университете (ДГТУ). При производстве одного килограмма растворимого кофе получается около двух килограммов отходов. Таким образом, из семи миллионов тонн кофе, производимых в мире ежегодно, можно получить около 14 миллионов тонн влажных отходов кофейной промышленности.
По словам исследователей, органические продукты, такие как кофейная гуща, нельзя добавлять непосредственно в бетон, поскольку они выделяют вещества, ослабляющие строительный материал. Поэтому ученые нагрели кофейную гущу до 400 °C, чтобы удалить кислород, затем измельчили ее и получили пористый, богатый углеродом древесный уголь, называемый биоуглем.
Специалисты из ДГТУ совместно с коллегами из Турции, Азербайджана и Ливана заменили биоуглем часть цемента при производстве бетона. Эксперты изучили свойства полученного материала и установили, что добавка не только позволяет экономить цемент, но и улучшает свойства бетона. При этом, для достижения самых оптимальных характеристик масса биоугля в составе должна быть примерно четыре процента.
«Полученный бетон обладает высокими физико-механическими характеристиками и высококачественной структурой. Он может быть применен в строительных конструкциях жилого, гражданского и социального назначения», — рассказал один из авторов исследования, заведующий кафедрой «Строительство уникальных зданий и сооружений» ДГТУ Сергей Стельмах.
Он добавил, что при рациональных дозировках (не более восьми процентов) биоуголь из кофейной гущи играет роль минерального наполнителя: его частицы уплотняют структуру бетона и делают ее более однородной, а также повышают прочность строительного материала.
«Полученные на микроскопе изображения свидетельствуют о том, что общее распределение биоугля в бетоне выглядит равномерным, не наблюдается каких-либо участков с ослаблением или усилением отдельных зон. На наш взгляд, это исследование является универсальным и может найти отклик и в зарубежных странах, особенно в странах, являющихся поставщиками кофе на мировой рынок (Бразилия, Вьетнам, Колумбия, Индонезия)», — отметил Стельмах.
Дальнейшие исследования, по словам эксперта, будут направлены на изучение характеристик долговечности бетона с добавкой на основе биоугля из кофейной гущи. Ученые планируют провести экспериментальные исследования морозостойкости, водонепроницаемости и стойкости к циклам попеременного увлажнения и высушивания, а также внедрить новые составы в производство бетона.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение