咖啡渣新价值：可大幅提高水泥的抗压强度

Daphane

來源:大纪元


近期澳洲一所大学将咖啡渣进行热解后加入水泥中，可大大增加水泥的强度。图为收集装桶的咖啡渣。(Tolga Akmen / AFP)

【大纪元2023年09月07日讯】（大纪元专题部记者吴瑞昌编译报导）每年，全球会产生约100亿公斤的咖啡渣。通常这些东西被用于消除环境气味、制作肥料等，但大部分咖啡渣没有被利用。近期澳洲一所大学将咖啡渣进行热解后加入水泥中，可大大增加水泥的强度。
澳洲皇家墨尔本理工大学（Royal Melbourne Institute of Technology，RMIT）的研究团队将废弃的咖啡渣（SCG）放入无氧的环境中进行热解，使其转变成SCG生物碳后加入水泥中，可使水泥的强度增加30%。该研究成果发表在最新一期《清洁产品杂志》（Journal of Cleaner Production）上。
咖啡渣属于有机废物，需要进行转换后才能进入水泥当中，否则单纯在水泥添加咖啡渣这类的有机物质，会降低水泥颗粒的水化反应，并影响抗压强度。
研究人员将咖啡渣放入350°C和500°C的无氧环境中，进行热解煅烧2小时，产生出SCG生物碳。并用这些SCG生物碳代替水泥中的沙子，同时透过多项实验以确定水泥强度的变化。
在350°C的热解下所产生的SCG生物碳，被按照不同的体积比例与水泥混合后，发现15%的比例可使水泥的整体抗压强度提高近30%。
而在500°C的热解下所产生的SCG生物碳，被按照不同的体积比例与水泥混合后，发现15%的比例可使水泥的整体抗压强度提高22.9%。
研究还发现，加入的SCG生物碳的比例越高，水泥的抗压强度提高的就越小。
通过多种仪器检测发现，经过500°C热解的SCG的碳、氮、硫含量最高，而经过350°C热解的SCG含量次之。另外，经过热解的SCG，在金属和矿物质含量大多都高于未处理的SCG。
研究人员还观察到，SCG在热解后会产生多孔结构，这种结构会随着热解的温度升高而增加，让水泥泥浆更容易渗入多孔生物碳材料中，从而增强水泥的整体强度。
皇家墨尔本理工大学的基尔马丁-林奇（Kilmartin-Lynch）博士对该校的新闻室表示，“水泥行业能为咖啡渣等有机废物的回收，做出重大的贡献。虽然我们的研究还处于早期阶段，但这项新发现提供了一种创新方法，可以减少它们进入垃圾场。”
目前，全球建筑项目每年使用的天然砂约为500亿吨。对此，该研究小组的组长李杰（音译，Jie Li）教授表示，这些水泥中常用的沙子通常是从河床和河岸开采，但过度的开采已经严重破坏环境，而SCG生物碳可以替代部分沙子，减少对环境的破坏。
该研究团队将制定切实可行计划，对含有SCG生物碳的水泥，进行更多的机械测试和耐久测试，同时与各个行业共同合作，发展他们的研究成果。
该研究已受到澳洲ARUP公司、地球系统有限公司（Earth Systems Pty Ltd）、塔瓦利咖啡烘焙商（Talwali Coffee Roasters）和澳洲皇家墨尔本理工大学的支持。