Phát hiện mới bã cà phê có thể làm tăng độ bền của bê tông
Theo hãng CNN, người dân trên thế giới sẽ uống hơn 2 tỷ tách cà phê mỗi ngày, ước tính có khoảng 60 triệu tấn bã cà phê ướt đã qua sử dụng mỗi năm.
Tuy nhiên, chỉ một phần nhỏ trong số này được tái sử dụng - chủ yếu làm phân bón cho đất và hầu hết được đốt hoặc đưa vào bãi rác. Giống như các hợp chất hữu cơ khác, bã cà phê phân hủy và giải phóng khí mê-tan, một loại khí nhà kính mạnh gấp 25 lần so với carbon dioxide khi giữ nhiệt.
Từ trái sang phải, các nhà nghiên cứu của Đại học RMIT, Tiến sĩ Rajeev Roychand, Tiến sĩ Mohammad Saberian và Tiến sĩ Shannon Kilmartin-Lynch, cùng với Jordan Carter, đồng sáng lập của Talwali Coffee Roasters. Ảnh: CNN
Theo một nghiên cứu gần đây, các nhà nghiên cứu cho biết bã cà phê có thể được sử dụng như một thành phần trong bê tông và thậm chí chúng có thể giúp tăng độ bền của vật liệu xây dựng này.
"Chúng tôi đã nghĩ ra ý tưởng này khi đang uống một tách cà phê. Cà phê đã rang và qua sử dụng trong điều kiện không có oxy và thu được thứ gọi là than sinh học. Khi chúng tôi thêm bã cà phê vào bê tông để thay thế cát, phát hiện chất cà phê có thể giúp tăng 30% độ bền của vật liệu", ông Rajeev Roychand, nhà nghiên cứu tại Trường Kỹ thuật thuộc Đại học RMIT ở Melbourne, Australia cho biết.
Trong thời gian dài, bê tông được làm từ bốn thành phần cơ bản: nước, sỏi, cát và xi măng. Đây là vật liệu xây dựng được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới và đã tiêu thụ 30 tỷ tấn mỗi năm, gấp 3 lần so với cách đây 40 năm.
Nhà nghiên cứu Roychand và các đồng nghiệp đã thay thế một phần cát bằng than sinh học - một loại vật liệu tương tự như than củi - có nguồn gốc từ chất thải cà phê để thu được kết quả tốt nhất khi thay thế 15% cát và nung đất ở nhiệt độ 350 độ C (662 độ F). Bê tông thu được mạnh hơn 30% so với bê tông thông thường nhờ cường độ nén - khả năng chịu tải của vật liệu.
"Trong bê tông thông thường, nước – một thành phần thể tích lớn thứ hai - được xi măng hấp thụ theo thời gian, làm giảm lượng hơi ẩm còn lại bên trong bê tông. Hiệu ứng làm khô này, được gọi là hiện tượng hút ẩm, gây co ngót và nứt ở cấp độ vi mô, làm suy yếu bê tông", ông Roychand nói.
Than sinh học từ bã cà phê có thể làm giảm quá trình tự nhiên. Ông Roychand nhấn mạnh khi than sinh học được trộn với bê tông, giống như những hồ chứa nước nhỏ, phân bố khắp bê tông. Khi bê tông đông kết và bắt đầu cứng lại, than sinh học sẽ từ từ giải phóng nước, về cơ bản là bù nước cho vật liệu xung quanh và giảm tác động của hiện tượng co ngót và nứt.
"Chúng tôi sẽ tái sử dụng chất thải trở thành nguồn tài nguyên có giá trị. Cát cũng đang khan hiếm và ngay cả nếu sử dụng bã cà phê thay vì cát, chúng ta có thể cải thiện khía cạnh bền vững và dần dần tiến đến giai đoạn mà một lượng cát đáng kể có thể được thay thế bằng các vật liệu phế thải khác nhau", ông Roychand nhấn mạnh.
"Sản phẩm phụ có giá trị cao"
Theo ông Kypros Pilakoutas, Giáo sư đổi mới xây dựng tại Đại học Sheffield ở Anh, người không tham gia vào nghiên cứu, phát hiện này rất hấp dẫn từ góc độ công nghệ. Tuy nhiên, ông thấy rằng bê tông được sản xuất theo cách này khó có thể được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng quy mô lớn.
"Vấn đề chính với chất thải chủ yếu là thu gom và xử lý. Mặc dù việc thu thập tất cả bã cà phê từ khắp đất nước là điều tuyệt vời nhưng chi phí liên quan rất đáng kể và quá cao", ông nói.
Ông nói thêm rằng quá trình nhiệt phân, nghĩa là quá trình sản xuất than sinh học không hề tốn kém và tin rằng nồng độ carbon cao trong bê tông khó có thể nâng cao độ bền lâu dài.
Ông Roychad cũng chỉ ra rằng việc thu gom rác thải đã trở thành xu hướng phổ biến và một số công ty ở Úc đang tập trung vào việc tái chế rác thải cà phê. Chi phí nhiệt phân chủ yếu liên quan đến đầu tư ban đầu vào thiết bị và than sinh học được sản xuất ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với xi măng, khoảng 350 độ C so với 1.450 độ C.
"Tuy nhiên, chúng ta đang thiếu những lợi ích khác vì chất thải được đưa vào các bãi chôn lấp đòi hỏi chi phí để xử lý. Hiện tại có thể được chuyển đổi thành sản phẩm phụ có giá trị cao", ông Roychad nhấn mạnh.
Thành phần trong bê tông là một trong những nguyên nhân gây ra biến đổi khí hậu. Cụ thể xi măng là nguyên nhân gây ra 8% lượng khí thải CO2 toàn cầu vào năm 2021 theo tổ chức nghiên cứu Chatham House. Ông Roychand tin rằng việc tăng cường độ bền của bê tông lên 30% sẽ giúp giảm được lượng khí thải tác động đến khí hậu.
Vì vậy, phát hiện mới này đã thu hút sự quan tâm của cả các công ty xây dựng và các tổ chức tái chế bã cà phê. Nhóm của ông hiện đang làm việc với các hội đồng địa phương ở Úc để bắt đầu các cuộc trình diễn thực địa.
"Một trong những điều chúng tôi sẽ làm là theo dõi bê tông theo thời gian từ 6 tháng đến 12 tháng. Điều này sẽ đảm bảo rằng than sinh học duy trì được các đặc tính theo thời gian", ông nhấn mạnh./.
