Fondi del caffè e cemento: quest’ultimo più resistente del 30%

Di recente, alcuni ricercatori hanno messo il focus sulle fonti edilizie più sostenibili e meno impattanti a livello ambientale, come i fondi di caffè. Tutti i dettagli.

Uno studio condotto dalla RMIT University e pubblicato nel Journal of Cleaner Production ha evidenziato come i fondi di caffè possano contribuire a rendere il calcestruzzo più resistente e a ridurre l’uso di risorse naturali come la sabbia. L’Australia produce ogni anno 75 milioni di kg di rifiuti di caffè macinato, gran parte dei quali finisce in discarica. L’obiettivo dello studio era quello di trovare un modo innovativo per utilizzare grandi quantità di scarti di caffè nei progetti di costruzione, anziché disperderli in discarica.

Per condurre i test, i ricercatori hanno raccolto fondi di caffè da diversi bar in Australia e li hanno essiccati per rimuovere l’umidità. Successivamente, il materiale organico essiccato è stato riscaldato a due diverse temperature utilizzando un processo a basso consumo energetico e privo di ossigeno.

Fondi di caffè: rendono il cemento molto più resistente

Sono stati testati dodici modelli di miscelazione per valutare gli effetti dei fondi di caffè non trattati riscaldati a 350°C e a 500°C. I ricercatori hanno scoperto che il calcestruzzo che ha sostituito il 15% della sabbia con i fondi di caffè riscaldati a 350°C ha mostrato un significativo miglioramento delle proprietà del materiale, con un aumento del 29,3% della resistenza a compressione.

Secondo il team di ricerca, l’industria del calcestruzzo ha un potenziale significativo nel riciclo dei rifiuti organici, come i fondi di caffè. Questo approccio innovativo potrebbe contribuire a ridurre la quantità di rifiuti organici destinati alle discariche, risparmiando spazio e preservando le risorse naturali limitate. Gli autori dello studio intendono ora sviluppare strategie pratiche per l’implementazione di questa tecnica e collaborare con diverse industrie per ulteriori studi e applicazioni.

Gli scienziati hanno ottenuto questo risultato trasformando i fondi di caffè di scarto in biochar – una sostanza simile al carbone di legna prodotta dalla combustione di materiale organico ad alte temperature – utilizzando un processo a bassa energia e senza ossigeno a 350 gradi Celsius.

Come funziona il processo di trasformazione dei fondi di caffè

I fondi di caffè esausti (SCG) sono stati essiccati e riscaldati a diverse temperature prima di essere sottoposti a un processo privo di ossigeno noto come pirolisi. In questo processo, le molecole organiche vibrano e si scompongono in componenti più piccoli, creando biochar.

Il biochar è stato poi aggiunto in varie percentuali al cemento Portland in sostituzione dell’aggregato fine, in questo caso la sabbia naturale. Il calcestruzzo fresco è stato versato in stampi e vibrato per eliminare le sacche d’aria. I campioni sono stati fatti maturare a temperatura ambiente per 24 ore, sformati e fatti maturare in una vasca d’acqua a circa 22 °C fino al momento del test.

I ricercatori hanno analizzato le diverse miscele utilizzando la diffrazione dei raggi X e la microscopia elettronica a scansione. Hanno scoperto che il biochar SCG riscaldato a 350°C e che sostituisce il 15% di sabbia naturale come aggregato ha prodotto un calcestruzzo più resistente alla compressione del 29,3%.

“L’ispirazione per il nostro lavoro è stata quella di trovare un modo innovativo per utilizzare le grandi quantità di rifiuti di caffè nei progetti di costruzione invece di destinarli alle discariche – per dare al caffè una ‘doppia chance’ di vita”, ha dichiarato Rajeev Roychand, ricercatore post-dottorato dell’RMIT e autore principale, in un comunicato dell’università. Lo smaltimento dei rifiuti organici rappresenta una sfida ambientale in quanto emette grandi quantità di gas serra, tra cui metano e anidride carbonica, che contribuiscono al cambiamento climatico.