Инженеры из Шэньянского сельскохозяйственного университета (Китай) предложили способ преобразования отработанной кофейной гущи в экологически чистый теплоизоляционный материал. Он способен заменить традиционные стройматериалы на основе нефтепродуктов и попутно поможет уменьшить органический мусор. Результаты исследования опубликованы в журнале Biochar.
В мире выпивают более 2 млрд чашек кофе в день, что приводит к образованию колоссальных объемов отходов. По разным оценкам, на городские свалки ежегодно отправляется от 8 млн до 60 млн тонн кофейной гущи. Гниение этой биомассы сопровождается интенсивным выделением метана и углекислого газа, а также создает опасность самовозгорания на мусорных полигонах.
Утеплитель из отходов
Исследователи представили технологию, позволяющую превратить этот бесконечный поток мусора в полезный продукт для строительной отрасли. Предыдущие попытки использовать кофе в качестве изоляции терпели неудачу из-за низкой естественной пористости влажного материала — всего около 40%. Сырая гуща просто не могла удерживать достаточное количество воздуха, необходимого для эффективного блокирования теплопередачи.
Чтобы обойти это ограничение, исследователи сначала превратили сырье в стабилизированный биоуголь. Для этого гущу высушивали при температуре 80 градусов Цельсия в течение недели, а затем запекали при 700 градусах на протяжении часа. Этот процесс позволил кардинально изменить физическую структуру материала, увеличив его пористость с 40% до впечатляющих 71%, что в разы повысило его изоляционные свойства.
На следующем этапе применили сложную стратегию «восстановления пор», чтобы сохранить хрупкую структуру материала при формировании твердых плит. Биоуголь смешали с жидким пропиленгликолем для заполнения пустот и добавили порошок этилцеллюлозы в качестве скрепляющей матрицы. Полученную массу спрессовали в нагретой форме, а затем испарили пропиленгликоль в вакууме, оставив внутри изделия идеальные воздушные карманы.
Полученный композитный материал продемонстрировал превосходные строительные характеристики. Добавление кофейного биоугля улучшило изоляционные свойства этилцеллюлозной базы ровно в шесть раз, сделав новый материал полностью сопоставимым по теплопроводности с коммерческим пенополистиролом. Успешные испытания доказали, что инновационный утеплитель способен стать полноценной и абсолютно безопасной заменой синтетическим материалам.
Ранее исследователи создали сложную математическую модель, описывающую идеальную схему приготовления эспрессо.
