زمینه علمی: معضل پسماند قهوه و تأثیرات آن بر محیط زیست
هر ساله در سراسر جهان بیش از ۱۰ میلیارد کیلوگرم پسماند قهوه تولید میشود که عمده این مقدار به محلهای دفن زباله منتقل میگردد. این پسماندهای آلی، با انتشار گازهای گلخانهای مانند متان و دیاکسید کربن، نقش قابل توجهی در تغییرات اقلیمی دارند. از سوی دیگر، صنعت ساختوساز جهانی به دلیل رشد فزاینده، تقاضای بالایی برای بتن دارد؛ مادهای که بخش عمدهای از منابع طبیعی از جمله شن را مصرف میکند و آثار زیستمحیطی قابل توجهی بر جای میگذارد.
روش ابتکاری پژوهشگران: تبدیل تفاله قهوه به بایوچار و افزودن به بتن
گروهی از محققان دانشگاه RMIT استرالیا با رویکردی خلاقانه، راهکاری عملی برای کاهش پسماند قهوه و اثرات منفی ناشی از استخراج شن پیشنهاد دادهاند. آنها نشان دادهاند که تفاله قهوه را نمیتوان مستقیماً به بتن افزود، زیرا ترکیبات آلی آزاد شده باعث کاهش استحکام میشود. برای حل این مشکل، تیم پژوهشی فرآیندی با نام «پیرولیز» را بهکار گرفته است؛ طی این فرآیند، پسماند قهوه در دمای بیش از ۳۵۰ درجه سانتیگراد و در غیاب اکسیژن حرارت داده شده و به مادهای کربندار، متخلخل و غنی تحت عنوان «بایوچار» تبدیل میشود.
ویژگیهای بایوچار و مزایای فنی
بایوچار حاصل شده از پیرولیز تفاله قهوه قابلیت ترکیب با ماتریس سیمان را داشته و بر اساس نتایج آزمایشها تا ۳۰ درصد استحکام افزوده در بتن ایجاد میکند. جالب است که افزایش دمای پیرولیز تا ۵۰۰ درجه باعث تضعیف ویژگیهای مکانیکی ذرات بایوچار شده است.
معضلات تأمین منابع طبیعی و اهمیت اقتصاد چرخشی
به گفته دکتر جیه لی، مهندس دانشگاه RMIT، افزایش استخراج شن از بسترها و سواحل رودخانهها برای پاسخگویی به نیاز صنعت ساختمان موجب بحرانهای زیستمحیطی پایدار شده است. ایشان تأکید میکند که منابع شن محدودند و استخراج بیرویه آثار غیرقابل جبرانی بر اکوسیستمها دارد. اجرای رویکرد اقتصاد چرخشی و استفاده مجدد از پسماندهای زیستی، علاوه بر کاهش دفن زباله، به حفظ منابع طبیعی و توسعه پایدار کمک چشمگیری میکند.
آزمونها و چشماندازهای آینده
به گفته راجیف رویچند و همکاران، بررسی دوام بتن تقویتشده با بایوچار قهوه در مراحل اولیه قرار دارد. این گروه اکنون به آزمایش رفتار این ماده در برابر یخزدگی/ذوب، جذب آب، سایش و تنشهای دیگر مشغولاند. همچنین، پژوهشگران در حال توسعه بایوچار از منابع زیستی دیگر مانند چوب، پسماند غذایی و کشاورزی نیز هستند.
دیدگاه و هدف بلند مدت پژوهش
شانون کیلمارتین-لینچ، از اعضای تیم تحقیق، بیان میکند: «یافتههای اولیه امیدبخش است و میتواند سرآغاز راهکاری نوآورانه برای کاهش چشمگیر پسماندهای آلی دفنی باشد.» او میافزاید که الهام از دیدگاههای مردم بومی، تضمین چرخه عمر پایدار برای تمام مواد و جلوگیری از دفن پسماند برای کاهش آثار زیستمحیطی در قلب این پژوهش قرار دارد.
جمعبندی
استفاده از تفاله قهوه برای تولید بایوچار و افزودن آن به بتن نه تنها باعث افزایش قابل توجه استحکام این ماده میشود، بلکه راهکاری اصلی برای کاهش پسماندهای آلی، صرفهجویی در منابع طبیعی و کاهش اثرات زیستمحیطی صنعت ساختوساز ارائه میدهد. توسعه و تکمیل این فناوری نوین میتواند نقش مهمی در حرکت به سوی ساختوساز پایدار و کاهش تغییرات اقلیمی ایفا کند.