Tận dụng bã cà phê để gia tăng đáng kể độ cứng của bê tông

Theo nghiên cứu, nhân loại sản xuất khoảng 4,4 tỷ tấn bê tông/năm. Quá trình này tiêu thụ khoảng 8 tỷ tấn cát (trong số 40 - 50 tỷ tấn được sử dụng hằng năm), là một trong những nguyên nhân dẫn đến tình trạng thiếu hụt nghiêm trọng vật liệu xây dựng trong những năm gần đây.

Cùng khoảng thời gian trên, con người đã tạo ra khoảng 10 tỷ kg bã cà phê. Theo các nhà nghiên cứu tại trường RMIT, vật liệu này có thể được sử dụng làm chất thay thế silica (cát) trong quy trình sản xuất bê tông. Khi được trộn với tỷ lệ thích hợp sẽ mang lại liên kết hóa học mạnh hơn đáng kể so với cát đơn thuần.

Tiến sĩ Rajeev Roychand tại trường RMIT, tác giả chính của công trình nghiên cứu, cho biết, việc có thể tận dụng bã cà phê còn đóng góp quan trọng vào việc ngăn chặn khai thác cát quá mức, cũng như các nỗ lực ứng phó biến đổi khí hậu. Việc xử lý chất thải hữu cơ đặt ra một thách thức về môi trường vì nó thải ra một lượng lớn khí nhà kính bao gồm metan và CO2.

Nhà khoa học này cũng lưu ý, chỉ riêng Australia mỗi năm đã thải ra khoảng 75 triệu kg bã cà phê, hầu hết đều bị chôn lấp. Khi phân hủy, chất thải này sẽ tạo ra một lượng lớn khí metan, là loại khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh gấp 21 lần so với CO2.

Dĩ nhiên, bã cà phê không thể đơn giản được trộn thẳng trong nguyên liệu thô với bê tông tiêu chuẩn vì chúng sẽ không liên kết với các vật liệu khác do hàm lượng hữu cơ.

Thay vào đó, chúng phải được nhiệt phân ở nhiệt độ khoảng 350°C và 500°C, sau đó mới thay thế theo tỷ lệ từ 5% tới 20% (theo thể tích) trong hỗn hợp bê tông tiêu chuẩn. Nhóm nghiên cứu phát hiện, ở mức nhiệt độ hoàn hảo 350°C, bã cà phê có thể tăng cường độ cứng của bê tông tổng hợp tới 29,3%.