Несколько других предстоящих инфраструктурных проектов в Виктории, Австралия, также превратят отработанную кофейную гущу в биоуголь и превратят эти отходы в ценный ресурс для строительной отрасли.
Команда RMIT будет сотрудничать с австралийской BildGroup – компанией по производству гражданской инфраструктуры, асфальтирования и профилирования дорог – для реализации других проектов в области экономики замкнутого цикла.
Органические отходы, вывозимые на свалку, в том числе отработанная кофейная гуща, составляют 3% выбросов парниковых газов, но доктор Раджив Ройчанд и его коллеги из RMIT намерены превратить эти отходы в ценный ресурс для строительной отрасли.
Органические отходы нельзя добавлять непосредственно в бетон, поскольку они со временем разлагаются и ослабляют строительный материал. Чтобы преодолеть эту проблему, команда разработала метод, позволяющий сделать бетон на 30% прочнее с помощью кофейного биоугля, полученного с помощью низкоэнергетического процесса без кислорода при температуре 350 градусов по Цельсию, чтобы дать добавке для напитков «двойной шанс» на срок службы и снизить отходы отправляются на свалку.
Они используют аналогичную технику для превращения других органических отходов, включая древесную щепу, в биоуголь, который также можно использовать для изготовления более прочного бетона.
Австралия производит 75 миллионов килограммов отходов молотого кофе каждый год — большая часть их отправляется на свалки, но они могут заменить до 655 миллионов килограммов песка в бетоне, поскольку это более плотный материал. Во всем мире ежегодно производится 10 миллиардов килограммов отработанного кофе, которые могут заменить до 90 миллиардов килограммов песка в бетоне.
Офицеры совета и исследовательская группа RMIT присутствовали при заливке кофейного бетона для испытания пешеходной дорожки в Гисборне. Фото: Карель Мулава-Ричардс, Университет RMIT.Офицеры совета и исследовательская группа RMIT присутствовали при заливке кофейного бетона для испытания пешеходной дорожки в Гисборне. Фото: Карель Мулава-Ричардс, Университет RMIT.
Ройчанд сказал, что кофе и биоуголь из древесной щепы могут заменить часть речного песка, который использовался для изготовления бетона, и команда сотрудничала с советом, чтобы опробовать оба типа биоугля на бетонных пешеходных дорожках в Гисборне.
«Очень интересно видеть это первое в мире испытание нашего биоугля на основе кофе и древесины на этих пешеходных дорожках в сотрудничестве с Советом графства Македонские хребты», — сказал Ройчанд из Инженерной школы.
«Со временем песка становится все меньше, и эти отходы могут заменить до 15% песка в бетоне».
Вид с воздуха на готовую пешеходную дорожку в Гисборне. Три панели, прикрепленные к пешеходной дорожке, обозначают различные типы бетона, использованные на пешеходной дорожке в рамках испытания. На правой панели показан участок использования кофейного биоугля в бетоне; в средней части используется биоуголь из древесной щепы; левая часть представляет собой контрольный вариант, в котором используются только стандартные ингредиенты бетона. Фото: Крис Мэтьюз, Совет графства Македон-Рейнджерс.Вид с воздуха на готовую пешеходную дорожку в Гисборне. Три панели, прикрепленные к пешеходной дорожке, обозначают различные типы бетона, использованные на пешеходной дорожке в рамках испытания. На правой панели показан участок использования кофейного биоугля в бетоне; в средней части используется биоуголь из древесной щепы; левая часть представляет собой контрольный вариант, в котором используются только стандартные ингредиенты бетона. Фото: Крис Мэтьюз, Совет графства Македон-Рейнджерс.
Шейн Уолден, директор по активам и операциям Совета, был рад работать с RMIT над этим инновационным проектом.
«Сегодня мы проводим эти эксперименты и проводим их на земле и в полевых условиях, люди будут ходить по бетону, на котором находятся эти продукты, а RMIT вернется и проведет испытания, чтобы увидеть, как они выдержат испытания. ," он сказал.
«Несмотря на то, что мы используем кофейную гущу или мульчу, жители не увидят и не почувствуют никакой разницы в этом бетонном продукте.
«Для Совета очень важно участвовать в подобных проектах и тесно сотрудничать с такими университетами, как RMIT.
«Это не только помогает повысить уровень знаний наших подрядчиков и нашего персонала, но также дает множество других преимуществ и выгод, которые важны для нашего сообщества.
«Это включает в себя помощь окружающей среде, ведение устойчивой деятельности и, что наиболее важно, сокращение количества отходов на свалках и создание экономики замкнутого цикла».
Превращение кофейного бетона в коммерческую реальность
Исследователи оценят характеристики бетона на пробных пешеходных дорожках в Гисборне, чтобы поддержать дальнейшее внедрение этой инновации.
«В настоящее время мы работаем в секторе цепочки поставок, чтобы превратить это исследование в основной продукт для коммерческого применения, и мы изучаем не только кофе — мы распространяем его на все формы различных органических отходов», — Ройчанд сказал.
«Каждый биоуголь, произведенный из разного органического материала, имеет разный состав, помимо разницы в содержании углерода, размере частиц и впитывающей способности, что может повысить эксплуатационные характеристики бетона различными способами».
Если эту инновацию RMIT удастся интегрировать в цепочку поставок, строительные компании и бетонщики смогут сэкономить средства.
«Наше исследование создает возможность даже снизить необходимое содержание цемента. Поскольку мы добиваемся увеличения прочности кофейного бетона на 30%, это может снизить необходимое содержание цемента на целых 10%, исходя из нашего предыдущего опыта», — сказал Ройчанд.
Испытание с Советом графства Македон-Рейнджс не привело к уменьшению количества цемента, обычно используемого для изготовления бетона для пешеходных дорожек, но команда RMIT планирует экспериментировать с использованием меньшего количества цемента.
Поддержка исследования
Авторы выражают признательность за поддержку со стороны ARUP Australia Pty Ltd, Earth Systems Pty Ltd и Университета RMIT, включая Фонд развертывания стратегических возможностей, Лабораторию реологии и характеристики материалов, рентгеновский центр и Центр микроскопии и микроанализа.
Команда опубликовала несколько рецензируемых публикаций, в которых представлены доказательства и анализ результатов, связанных с этими испытаниями, проведенными Советом графства Македон-Рейнджерс.
« Превращение отработанной кофейной гущи в ценный ресурс для повышения прочности бетона » опубликовано в журнале «Чистое производство» . (DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.138205).
« Связывание углерода из отходов и минерализация углекислого газа в бетоне – более сильное, устойчивое и экологически чистое решение для поддержки экономики замкнутого цикла » опубликовано в журнале Construction and Building Materials (DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2023.131221).
(C) rmit.edu.au