每年,全球會產生約100億公斤的咖啡渣。通常。這些東西被用於消除環境氣味、製作肥料等,但大部份咖啡渣沒有被利用。近期澳洲一所大學將咖啡渣進行熱解後加入水泥中,可大大增加水泥的強度。

澳洲皇家墨爾本理工大學(Royal Melbourne Institute of Technology,RMIT)的研究團隊將廢棄的咖啡渣(SCG)放入無氧的環境中進行熱解,使其轉變成SCG生物碳後加入水泥中,可使水泥的強度增加30%。該研究成果發表在《清潔產品雜誌》(Journal of Cleaner Production)上。

咖啡渣屬於有機廢物,需要進行轉換後才能進入水泥當中,否則單純在水泥添加咖啡渣這類的有機物質,會降低水泥顆粒的水化反應,並影響抗壓強度。

研究人員將咖啡渣放入350 °C和500 °C的無氧環境中,進行熱解鍛燒2小時,產生出SCG生物碳。並用這些SCG生物碳代替水泥中的沙子,同時透過多項實驗以確定水泥強度的變化。

在350 °C的熱解下所產生的SCG生物碳,被按照不同的體積比例與水泥混合後,發現15%的比例可使水泥的整體抗壓強度提高近30%。

而在500 °C的熱解下所產生的SCG生物碳,被按照不同的體積比例與水泥混合後,發現15%的比例可使水泥的整體抗壓強度提高22.9%。

研究還發現,加入的SCG生物碳的比例越高,水泥的抗壓強度提高的就越小。

通過多種儀器檢測發現,經過500 °C熱解的SCG的碳、氮、硫含量最高,而經過350 °C熱解的SCG含量次之。另外,經過熱解的SCG,在金屬和礦物質含量大多都高於未處理的SCG。

研究人員還觀察到,SCG在熱解後會產生多孔結構,這種結構會隨著熱解的溫度升高而增加,讓水泥泥漿更容易滲入多孔生物碳材料中,從而增強水泥的整體強度。

皇家墨爾本理工大學的基爾馬丁-林奇(Kilmartin-Lynch)博士對該校的新聞室表示,「水泥行業能為咖啡渣等有機廢物的回收,做出重大的貢獻。雖然我們的研究還處於早期階段,但這項新發現提供了一種創新方法,可以減少它們進入垃圾場。」

目前,全球建築項目每年使用的天然砂約為500億噸。對此,該研究小組的組長李傑(音譯,Jie Li)教授表示,這些水泥中常用的沙子通常是從河床和河岸開採,但過度的開採已經嚴重破壞環境,而SCG生物碳可以替代部份沙子,減少對環境的破壞。

該研究團隊將制定切實可行計劃,對含有SCG生物碳的水泥,進行更多的機械測試和耐久測試,同時與各個行業共同合作,發展他們的研究成果。

該研究已受到澳洲ARUP公司、地球系統有限公司(Earth Systems Pty Ltd)、塔瓦利咖啡烘焙商(Talwali Coffee Roasters)和澳洲皇家墨爾本理工大學的支持。@

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