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咖啡渣变废为宝,助力绿色建筑

供稿人:宋珉供稿时间:2023-10-26 16:32:01关键词:咖啡渣,循环经济,绿色建筑

相信大家对CA”这一网络语言早已经不再陌生。其最初意思是“早上使用含维生素C类的产品,晚上使用含维生素A类的产品,以达到最大护肤效果”。但现在“早CA”被解释成“早上用咖啡(Coffee)让自己清醒,晚上用酒精(Alcohol)助眠”。咖啡不仅作为打工人的续命饮品”之一受到大众的喜爱,而且用过的咖啡还会出现在一些生活小妙招中,例如用咖啡渣来去除手上的异味、用冷却的咖啡用来擦拭木制家具,用咖啡渣清洗油腻的锅具、用咖啡渣驱赶蚂蚁和其他有害昆虫等。

澳大利亚皇家墨尔本理工大学的研究人员关于咖啡渣有了新的发现。研究人员发现,用咖啡渣替换一定比例的沙子,可以使混凝土水泥的强度提高30%。咖啡渣是一种大量产生的有机废物,通常会被填埋。这种方法不仅能减少对沙子等自然资源的使用,有利于建筑业实现绿色循环经济。

研究人员首先从墨尔本的各个咖啡馆收集咖啡渣,将其干燥去除水分。然后,使用一种低能耗、无氧的过程,即热解,将干燥的有机物料在350°C662°F500°C932°F的温度下加热,制成生物炭。

研究人员使用12种不同的配比,比较了未经处理的咖啡渣、350°C加热的咖啡渣和500°C加热的咖啡渣对混凝土的力学和微观结构行为的影响。将不同的咖啡渣以0%5%10%15%20%的体积替代普通硅酸盐水泥中的细骨料。这里使用的细骨料是天然沙子。然后,将新鲜混凝土浇筑到模具中,并振动去除气泡。最后,在室温下养护24小时,脱模并在水箱中养护,直到进行抗压强度测试,并使用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行分析。

研究人员发现,在他们测试的所有混凝土复合材料中,将15%的沙子替换为350°C加热的咖啡渣生物炭的配比能够显著改善其材料性能,使其抗压强度提高了29.3%。虽然这项研究还处于初期阶段,但研究人员表示,这些结果是有希望的,而且考虑到咖啡的普遍性,这种方法有可能在世界各地的建筑中应用。

此外,这种混凝土生产技术还解决了另一个环境问题:保护有限的自然资源。目前,全球每年大约开采400亿至500亿吨沙子和碎石用于建筑沙子通常取自河床和河岸。据估计,全球每年产生的咖啡渣总量为5400万公吨,是咖啡生产过程中产生最多的废弃物。一般来说,大部分咖啡渣都会作为废弃物被掩埋。如果可以将有机废物如咖啡渣从填埋场中拯救出来,不仅能够减少废弃物处理的费用,而且可以推动循环经济和绿色建筑的发展,一举两得。未来,研究人员计划对350度加热的咖啡生物炭进行长期的机械和耐久性测试,以了解其在建筑行业的潜在应用,并进一步探索使用不同热解温度对材料性能的影响。

参考文献:

1. Waste coffee grounds make concrete 30% stronger[EB/OL].(2023-08-22)[2023-10-26].https://newatlas.com/materials/waste-coffee-grounds-make-concrete-30-percent-stronger/

2. 日媒:早C晚A,中国年轻人的新生活方式?[EB/OL].(2023-04-20)[2023-10-26].https://baijiahao.baidu.com/s?id=1763646825688400188&wfr=spider&for=pc