Fusy z kawy jako materiał budowlany. Wyjątkowy projekt polskiej badaczki
Polska badaczka pracuje nad optymalizacją materiałów takich jak fusy z kawy, aby wykorzystać je do produkcji materiałów budowlanych z gliny. Badania nad tego rodzaju recyklingiem kawy są bardzo obiecujące – pozwoliły wykorzystać więcej fusów i uzyskać z nich materiały o bardzo dobrych właściwościach.
partner merytoryczny
Fusy z kawy posiadają bardzo wysoką wartość opałową i zawierają dużą ilość wody, dzięki czemu świetnie nadają się jako dodatek do gliny w procesie produkcji porowatych materiałów ceramicznych o właściwościach termoizolacyjnych. Dr inż. Ewelina Kłosek-Wawrzyn z AGH pracuje nad optymalizacją produkcji takich materiałów. Pierwsze wyniki badań są bardzo obiecujące, o czym poinformowała uczelnia.
Pomysł, aby odpady powstałe po parzeniu kawy wykorzystać jako dodatek do gliny przy produkcji porowatych materiałów ceramicznych, nie jest nowy. Istnieją już publikacje naukowe poświęcone temu zagadnieniu. Jednak nadal wyzwaniem dla inżynierów jest takie zaprojektowanie całego procesu, aby powstające materiały miały pożądane parametry termoizolacyjne, a jednocześnie spełniały standardy w zakresie odporności mechanicznej. Materiały wykorzystywane w budownictwie muszą bowiem przenosić bardzo duże naprężenia, a dodanie do gliny zbyt dużej ilości materiałów wypalających się osłabia ich odporność.
Recykling kawy. Materiały budowlane z fusów
Dr Kłosek-Wawrzyn z Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki swoje badania prowadzi we współpracy z naukowcami z Katedry Technologii Materiałów Budowlanych AGH. W tamtejszych laboratoriach preparuje próbki materiałów ceramicznych, dobierając różne proporcje poryzatora, którym w tym przypadku są właśnie kawowe fusy. Następnie przygotowane próbki poddawane są szczegółowej analizie.
"Testujemy wytrzymałość na ściskanie, ponieważ materiały konstrukcyjne w swoim środowisku pracy są poddawane siłom ściskającym. Analizujemy gęstość i porowatość, ale również stosujemy inne techniki, np. skaningową mikroskopię elektronową, żeby zobaczyć, jak wygląda mikrostruktura badanego tworzywa, to znaczy, jaki jest w nim układ porów oraz czy występują spękania. Dzięki temu możemy regulować proces wytwarzania i kształtować kierunki dalszych badań" - mówi badaczka.
W tradycyjnej ceramice budowlanej jako dodatek poryzujący stosuje się najczęściej pulpę celulozową lub trociny. Zastąpienie ich fusami, oprócz wtórnego zagospodarowania odpadów, pozwala zaoszczędzić energię i wodę wykorzystywaną w procesie produkcyjnym.
"Fusy z kawy mają o wiele wyższą wartość opałową niż trociny i inne dodatki powszechnie stosowane w ceramice budowlanej, dzięki czemu możemy zminimalizować ilość ciepła używanego w procesie produkcyjnym" - mówi autorka projektu.
"Co więcej, fusy z kawy odbierane np. z kawiarni są w stanie mokrym i zawierają od 55 do 60 proc. wody. Zwykle w przemyśle materiałów budowlanych wytwarzanych na bazie gliny musimy dodać do niej wodę, żeby uzyskać jej stan plastyczny. Natomiast tutaj, jeżeli będziemy umieli odpowiednio poprowadzić proces produkcyjny, dodawanie wody nie będzie w ogóle potrzebne" - dodaje.
Fusy z kawiarni przerobione na materiały ceramiczne
Fusy używane w prowadzonych na AGH badaniach pochodzą z dwóch sieci kawiarni, ale w czasie produkcji materiałów ceramicznych są ze sobą mieszane. "Mimo iż pochodzą z różnych źródeł, to różnią się jedynie zawartością wody, natomiast cechuje je tożsama ziarnistość oraz zbliżona wartość opałowa" - opowiada dr Kłosek-Wawrzyn.
Według danych International Coffee Organization, na całym świecie rocznie produkuje się około 10 mln ton kawy ziarnistej. Jak mówią przedstawiciele AGH, gdyby cały ten roczny zbiór zmielić i przyrządzić z niego napój, powstałaby taka sama ilość fusów, powiększona dodatkowo o zawartość nieodfiltrowanej wody. Odpad ten nie jest neutralny dla środowiska, bo podczas składowania emituje metan, który jest jednym z gazów uczestniczących w procesie cieplarnianym.
W związku z tym na całym świecie od kilku lat naukowcy starają się projektować i wdrażać rozwiązania mające na celu wtórne zagospodarowanie odpadów pozostałych po parzeniu kawy. Po odpowiednim preparowaniu wykorzystuje się je m.in. jako nawóz, biodegradowalny surowiec do produkcji przemysłowej czy biopaliwo. Pomysł badaczki z AGH na wykorzystanie ich jako ekologicznego surowca do produkcji porowatych materiałów ceramicznych wpisuje się w tę potrzebę.
Pierwsze wyniki badań zespołu z AGH są bardzo obiecujące. "Dzięki temu, że całkowicie zmodyfikowałam proces wytwarzania, mogę wprowadzić znacznie więcej fusów z kawy do materiału niż dotąd opisano w literaturze i uzyskać lepsze parametry termoizolacyjne rzędu 0,15-0,25 wata na metr-kelwin" - podsumowuje dr Kłosek-Wawrzyn.
