Kahve Telvesi Betonu %30 Daha Güçlü yapabilir

Kahve Telvesi Nasıl Değerlendirilebilir?

Kahve endüstrisinin geniş çapta olduğu ve dünya genelinde milyarlarca fincan kahvenin tüketildiği göz önüne alındığında, milyonlarca ton kahve atığı olduğu düşünülmektedir.

Filtre kahvelerden, Türk kahvesinden ya da kahve çekirdekleri ile demlenen herhangi bir kahve türünden çıkan kahve atıkları, kompost, hayvan yemi, enerji üretimi ve cilt bakım ürünleri gibi gibi pek çok alanda değerlendirilebilmektedir. Ayrıca yerel atık yönetimi uygulamaları, sürdürülebilirlik çabaları ve atık geri dönüşüm projeleri ile bu tür atıkların etkilerini azaltmaya yönelik çeşitli çalışmalar yapılmaktadır.

Kahve Telvesi Beton Dayanıklılığını Arttırıyor!

Yeni bir çalışma, betondaki kumun bir kısmını kullanılmış kahve telvesi ile değiştirmenin betonun mukavemetini (dayanıklılığını) yaklaşık %30 oranında artırabileceğini öne sürmektedir. Böylece ısıl işlem görmüş kullanılmış kahve telvesi betonun basınç dayanımını arttırmaktadır.

İngiliz Kahve Birliği'ne göre Dünya çapında her gün 2 milyar fincan kahve tüketiliyor. Ancak yeni çalışmaya göre, kahve telvelerinin çoğu, atıkların yavaş yavaş ayrışarak karbondioksitten 21 kat daha güçlü bir sera gazı olan metan ürettiği çöplüklere atılıyor.

Avustralya'daki araştırmacılar betondaki kumun bir kısmını kahve telvesiyle değiştirerek tüm bu kahve atığı için etkili bir geri dönüşüm çözümü bulmuş olabilir. Araştırma ekibi inşaat sektörünün genellikle nehirlerden, göllerden ve deltalardan kum çıkardığını, dolayısıyla içeriğinin değiştirilmesinin dünya çapındaki yaşam alanlarını da koruyabileceğini söylemiştir. Kısmen kahve telvesinden yapılan betonun da geleneksel betondan daha güçlü olduğu görülmüştür.

Journal of Cleaner Production Dergisi'nde yayınlanan çalışmalar için araştırmacılar, Melbourne'deki yerel kafelerden kullanılmış kahve telvelerini toplamış ve bu kahve atıklarının farklı oranlarının ve ön işlemlerinin betonun özelliklerini nasıl etkilediğini araştırmışlardır. Böylece kumun %15'ini işlenmiş kahve telvesi ile değiştirmenin basınç dayanımını arttırdığını bulmuşlardır.

Kahve Telvesi Betonu Nasıl Sertleştiriyor?

Üniversitede inşaat mühendisi olan Holmer Savastano Junior, sıradan beton, çimentolu bir bağlayıcı (yani çimento karışımı ve su), kum ve amaçlanan uygulamaya bağlı olarak iyi tasarlanmış oranlarda çakıl gibi kaba bir agregadan oluşur diye bahsetmiştir. Agrega, betonun ham maddelerini oluşturan kum ve çakıl karışımıdır. Araştırmaya dahil olmayan Brezilya'daki São Paulo'dan bir kişi, su ve çimento karışımındaki bileşikler arasındaki karmaşık bir dizi hidrasyon reaksiyonu betonun sertleşmesine neden olur, ancak kum da sertleşmede hayati bir rol oynamaktadır demiştir.

Ayrıca araştırmacılar kum ve diğer agregatların genellikle inert (kimyasal olarak etkileşime girmeyen veya tepki vermeyen) malzemeler olarak tanımlandığını ve hidrasyon reaksiyonlarına katılmadıklarını söylemiştir. Fakat bu malzemeler, betonun stabilitesinden (kararlılığından), bütünlüğünden ve makroyapısal performansından sorumludurlar; kabaca vücudumuzdaki iskelet elemanlarıyla karşılaştırılabilirler.

Yeni çalışmada araştırmacılar, ham kahve telvesinin ortaya çıkan betonu önemli ölçüde zayıflattığını kısa sürede bulmuştur. Araştırmacılar, işlenmeden kullanılmış kahvenin taze beton karışımına kimyasallar salabileceğinden ve çimentolu bağlayıcının sertleşmesinden sorumlu olan kimyasal hidrasyon reaksiyonlarını bozabileceğinden bahsetmiştir. Buna göre araştırma ekibi, piroliz olarak bilinen kimyasal bir işlem kullanarak bu kahve atıklarının özelliklerini iyileştirmiştir ve kahveyi "biyokömür" adını verdikleri uygun bir kum yerine dönüştürmüşlerdir.

Piroliz İşlemi Nedir?

Piroliz, molekülleri kimyasal olarak daha küçük parçalara ayırmak için bir malzemenin yüksek sıcaklıklara (350 ila 500 santigrat derece) kadar ısıtılmasını içerir. Bu ısıl işlem, kahve telvelerinin stabilitesini artırmıştır ve hidrasyon reaksiyonlarını engelleyen kimyasalların salınmasını önlemiştir.

Kahve Biyokömürünün Avantajları Nelerdir?

Kahve biyokömürünün birkaç önemli yapısal avantajı vardır. İnşaat mühendisi olan Holmer Savastano Junior, kahve biyokömürünün orijinal atık malzemenin gözenekliliğini ve geçirgenliğini hafızasında tutabildiğinden bahsetmiştir. Bu özellikler mekanik performansta ve dolayısıyla beton gibi çimento bazlı malzemelerin dayanıklılığında önemli bir rol oynamaktadır.

Gözenekli yapı, çimento ile kahve parçacıkları arasındaki yapışmayı arttırır ve nemi biyokömürün gözenekleri içine hapseder. Bu, betonun sertleşmesinden sorumlu olan hidrasyon reaksiyonlarının karışımdaki suyu kademeli olarak kullanması nedeniyle, kahve biyokömürünün nemi çevredeki betona geri salması, bu hayati reaksiyonların devam etmesine izin vermesi ve betonun kurumasını ve çatlamasını önlemesi anlamına gelir.

Araştırma ekibi, betondaki kumun %15'inin yüksek sıcaklıkta ısıtılarak üretilen kahve biyokömürüyle değiştirilmesinin mukavemet açısından en iyi gelişmeyi sağladığı sonucuna varmıştır. Şimdi ise uzun vadeli performans, su emme, donma-çözülme direnci ve elektriksel direnç gibi diğer özellikleri araştırıyorlar ve bu yeni malzemeyi sahada denemek için yerel konseylerle birlikte çalışmaya başlamayı umuyorlar.