Ricercatori in Australia hanno utilizzato i fondi di caffè usati per rendere il calcestruzzo più resistente del 30 percento. Semplicemente sostituendo una percentuale di sabbia con i fondi di caffè, qualcosa di comune in molte case, è possibile rendere la costruzione più efficiente e più ecologica.
Come oggetto domestico, i fondi di caffè sono ovunque. Attualmente si stima che ogni anno vengano prodotti circa 60 milioni di tonnellate in tutto il mondo, la maggior parte delle quali viene semplicemente gettata via. Questo è un enorme spreco e contribuisce alla produzione di gas metano quando finisce nelle discariche, il che contribuisce alla crisi climatica in corso. È quindi necessario sviluppare nuove soluzioni di riciclaggio che possano contribuire ad affrontare l’accumulo di questi rifiuti. Ed è qui che entra in gioco il lavoro del team dell’Università RMIT.
“L’ispirazione per il nostro lavoro è stata quella di trovare un modo innovativo di utilizzare le grandi quantità di rifiuti di caffè in progetti di costruzione anziché farli finire nelle discariche, per dare al caffè una ‘doppia possibilità’ di vita”, ha dichiarato l’autore principale, il dottor Rajeev Roychand, ricercatore postdottorato presso l’RMIT, in una dichiarazione.
Poiché i fondi di caffè usati consistono in particelle fini, sono stati proposti come risorse utili per applicazioni civili e commerciali. Per testare l’idea, il team ha raccolto i fondi di caffè usati dai caffè di Melbourne, in Australia, e li ha poi essiccati. Il caffè è stato quindi riscaldato attraverso un processo chiamato “pirolisi“, che consiste nel riscaldare materiali organici, come una biomassa, in assenza di ossigeno. Questo ha trasformato i fondi di caffè in biochar.
Il team ha quindi progettato 12 miscele per confrontare gli effetti dei fondi quando venivano trasformati in calcestruzzo. Questo consisteva in fondi usati non trattati (grezzi) e fondi riscaldati a 350°C (662°F) o 500°C (932°F), rispettivamente. Questi diversi prodotti sono stati quindi aggiunti al cemento Portland in diverse percentuali di volume (0, 5, 10, 15 e 20 percento di volume) come sostituto della sabbia.
Il calcestruzzo viene quindi modellato e curato a temperatura ambiente per 24 ore prima di essere smodellato e curato in vasche d’acqua per essere testato per la sua resistenza a compressione (per vedere fino a che punto può essere sottoposto a stress prima di fratturarsi) e il suo potenziale di prestazione. Questa miscela è stata quindi analizzata con diffrazione dei raggi X (XRD) e microscopi elettronici a scansione (SEM).
I risultati mostrano che una miscela composta dal 15 percento di fondi pirolizzati a 350°C ha migliorato significativamente le proprietà strutturali del calcestruzzo – un miglioramento del 29,3 percento nella resistenza a compressione.
È necessario fare ancora molto lavoro per continuare a sviluppare e testare questo metodo, ma sta già mostrando promesse e suscitando interesse.
“Diversi consigli che lottano con lo smaltimento dei rifiuti organici hanno mostrato interesse per il nostro lavoro”, ha aggiunto Roychand.
“Ci hanno già coinvolto per i loro prossimi progetti infrastrutturali che incorporano forme pirolizzate di diversi rifiuti organici.”
Una chiamata alle armi per l’industria delle costruzioni
Secondo l’autore principale congiunto, la dottoressa Shannon Kilmartin-Lynch, ricercatrice postdottorato indigena del Vice Cancelliere presso l’RMIT, i risultati di questo studio hanno implicazioni significative per l’industria delle costruzioni in tutto il mondo.
“L’ispirazione per la mia ricerca, da una prospettiva indigena, riguarda la cura del territorio, garantendo un ciclo di vita sostenibile per tutti i materiali e evitando che le cose finiscano in discarica per ridurre al minimo l’impatto sull’ambiente”, ha spiegato Kilmartin-Lynch.
“L’industria del calcestruzzo ha il potenziale per contribuire in modo significativo all’aumento del riciclaggio dei rifiuti organici come il caffè usato.
“La nostra ricerca è ancora nelle prime fasi, ma questi risultati entusiasmanti offrono un modo innovativo per ridurre notevolmente la quantità di rifiuti organici che finisce in discarica.”
È importante sottolineare che l’uso del biochar in progetti di costruzione ridurrà la pressione sulla necessità di sabbia fine, che è una risorsa scarsa in tutto il mondo. La sabbia è uno dei materiali solidi più estratti dal pianeta e la seconda risorsa più utilizzata dopo l’acqua. Inoltre, l’estrazione continua di sabbia è estremamente dannosa per l’ambiente.
“L’estrazione continua di sabbia naturale in tutto il mondo – di solito prelevata da letti e argini dei fiumi – per soddisfare le crescenti esigenze dell’industria delle costruzioni ha un grande impatto sull’ambiente”, ha spiegato il leader del team, il professor Jie Li.
“Con un approccio di economia circolare, potremmo evitare che i rifiuti organici finiscano in discarica e preservare meglio le nostre risorse naturali come la sabbia.”
Lo studio è stato pubblicato sulla Journal of Cleaner Production.
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