Một nghiên cứu của nhóm các nhà khoa học tại Úc mới đây vừa phát hiện một ứng dụng thực tiễn đáng kinh ngạc từ bã cà phê thừa. Bằng cách xử lý và thêm bã cà phê cháy vào hỗn hợp bê tông có thể tạo ra một loại bê tông có sức bền vững hơn 30% so với bê tông thông thường. Công thức thông minh này không chỉ giúp cải thiện chất lượng bê tông mà còn có thể giải quyết nhiều vấn đề môi trường cùng lúc.

Mỗi năm, thế giới tạo ra khoảng 10 tỷ kilogram (22 tỷ pound) chất thải từ cà phê. Phần lớn trong số này bị chôn lấp tại các bãi rác.

“Việc xử lý chất thải hữu cơ là một thách thức lớn đối với môi trường vì nó phát thải một lượng lớn khí nhà kính, bao gồm methane và carbon dioxide, góp phần vào sự biến đổi khí hậu,” kỹ sư Rajeev Roychand từ Đại học RMIT chia sẻ.

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng toàn cầu, nhu cầu về bê tông, một vật liệu tiêu tốn nhiều tài nguyên, đang gia tăng, dẫn đến những thách thức môi trường mới.

“Khai thác cát tự nhiên từ các lòng sông và bờ sông để đáp ứng nhu cầu xây dựng ngày càng cao đang gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường,” kỹ sư Jie Li, đồng nghiệp của Roychand tại Đại học RMIT, cho biết. “Các nguồn tài nguyên cát có hạn và việc khai thác cát gây ra những tác động lâu dài đối với môi trường. Nếu áp dụng mô hình kinh tế tuần hoàn, chúng ta có thể giảm chất thải hữu cơ đổ vào bãi rác và đồng thời bảo vệ tài nguyên thiên nhiên như cát”.

Tuy nhiên, bã cà phê hữu cơ không thể được thêm trực tiếp vào bê tông vì chúng giải phóng các hóa chất làm yếu đi mức độ bền vững của vật liệu này. Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã sử dụng nhiệt độ thấp để đốt cháy bã cà phê ở nhiệt độ hơn 350°C (khoảng 660°F) trong môi trường thiếu oxy.

Quá trình nhiệt phân này sẽ giúp phá vỡ các phân tử hữu cơ, tạo ra một loại than sinh học xốp và giàu carbon, có thể liên kết với và hòa nhập vào ma trận xi măng.

Hình ảnh kính hiển vi điện tử của các cấu trúc bề mặt trên bã cà phê xay đã nhiệt phân.

Khi thử nghiệm với nhiệt độ cao hơn 500°C, các nhà nghiên cứu nhận thấy loại than sinh học  thu được không mạnh mẽ như khi sử dụng nhiệt độ thấp hơn.

Các nhà nghiên cứu cho biết họ cần đánh giá thêm độ bền lâu dài của sản phẩm bê tông này. Hiện tại, nhóm đang tiến hành thử nghiệm để kiểm tra khả năng chống chọi trước các chu kỳ đóng băng và rã đông của vật liệu, khả năng hấp thụ nước, độ mài mòn và nhiều yếu tố khác.

Ngoài bã cà phê, nhóm nghiên cứu cũng đang tìm cách sản xuất loại than sinh học này từ các nguồn chất thải hữu cơ khác như gỗ, thực phẩm và chất thải nông nghiệp.

“Dù nghiên cứu của chúng tôi vẫn ở giai đoạn đầu, nhưng những phát hiện này mở ra một phương pháp sáng tạo để giảm đáng kể lượng chất thải hữu cơ chôn lấp tại các bãi rác”, kỹ sư Shannon Kilmartin-Lynch từ RMIT chia sẻ.

“Cảm hứng nghiên cứu của tôi, dưới góc nhìn một người dân bản địa, là chăm sóc quê hương, đảm bảo vòng tuần hoàn bền vững cho mọi vật liệu và tránh đưa chúng vào bãi rác để giảm thiểu tác động tới môi trường”.