TECNOLOGÍA. Los restos de café hacen que el hormigón sea un 30% más resistente

Los restos de café hacen que el hormigón sea un 30% más resistente

 

Los investigadores han descubierto que reemplazar un porcentaje de arena con posos de café produce un concreto más fuerte.

Los investigadores han descubierto que el hormigón se puede hacer un 30% más fuerte reemplazando un porcentaje de arena con posos de café, un producto de desecho orgánico producido en grandes cantidades que generalmente termina en los vertederos. El método también reduce el uso de recursos naturales como la arena, lo que contribuye aún más a un enfoque de economía circular más ecológico en la construcción.

23 agosto 2023.- Se estima que, a nivel mundial, la cantidad total de restos de café (SCG) producidos anualmente es de unos 60 millones de toneladas, lo que lo convierte en el residuo más abundante generado en la preparación del café. Tradicionalmente, la mayoría de esos posos de café terminan en los vertederos.

Ahora, investigadores de la Universidad RMIT han encontrado un uso práctico, el primero de su tipo, para este tipo particular de residuos: incorporarlos al hormigón. El estudio fue publicado en el Journal of Cleaner Production .

"La inspiración para nuestro trabajo fue encontrar una forma innovadora de utilizar grandes cantidades de residuos de café en proyectos de construcción en lugar de ir a los vertederos, para darle al café una 'doble oportunidad' de vida", dijo Rajeev Roychand, autor principal del estudio.

Debido a su fino tamaño de partícula, los SCG se han propuesto como un componente útil en aplicaciones civiles y de construcción. Entonces, los investigadores decidieron poner esto a prueba. Primero recogieron SCG de varios cafés de Melbourne, Australia, y los secaron para eliminar la humedad. Luego, el material orgánico seco se calentó a dos temperaturas diferentes, 350 °C o 500 °C, mediante un proceso de baja energía y sin oxígeno llamado pirólisis para crear biocarbón.

Se utilizaron doce diseños de mezclas para comparar los efectos del SCG en forma de SCG sin tratar, SCG calentado a 350 grados y SCG calentado a 500 grados, sobre el comportamiento mecánico y microestructural del concreto. Los diferentes SCG se incorporaron al cemento Portland ordinario al 0%, 5%, 10%, 15% y 20% de volumen como reemplazo del agregado fino. En este caso, el árido fino utilizado fue arena natural.

Se vertió hormigón fresco en moldes y se hizo vibrar para eliminar las bolsas de aire. Luego se curó a temperatura ambiente durante 24 horas, se desmoldó y se curó en un tanque de agua hasta que se probó su resistencia a la compresión y se analizó mediante difracción de rayos X (XRD) y microscopía electrónica de barrido (SEM). La resistencia a la compresión es la tensión de compresión máxima que un material sólido puede soportar sin fracturarse.

Los investigadores encontraron que, de todos los compuestos de hormigón que probaron, el que reemplazó el 15% de arena con SCG pirolizado a 350 °C condujo a una mejora significativa en las propiedades del material, lo que resultó en una mejora del 29,3% en fuerza compresiva.

Si bien la investigación aún se encuentra en sus primeras etapas, los investigadores dicen que los resultados son prometedores y, dada la ubicuidad del café, podría usarse potencialmente en la construcción en todo el mundo.

"La industria del hormigón tiene el potencial de contribuir significativamente al aumento del reciclaje de residuos orgánicos como el café usado", dijo la coautora principal Shannon Kilmartin-Lynch. "Nuestra investigación se encuentra en las primeras etapas, pero estos interesantes hallazgos ofrecen una forma innovadora de reducir en gran medida la cantidad de desechos orgánicos que van a los vertederos".

Además de ahorrar espacio en los vertederos, la técnica de producción de hormigón también aborda otra cuestión medioambiental: la preservación de los recursos naturales finitos. Extraemos aproximadamente entre 40 y 50 mil millones de toneladas de arena y grava cada año para su uso en la construcción.

Los investigadores planean llevar a cabo pruebas mecánicas y de durabilidad a largo plazo en el biocarbón de café calentado a 350 grados para sus posibles aplicaciones en la industria de la construcción, y explorar más a fondo el efecto del uso de diferentes temperaturas de pirolización en el rendimiento del material.

Fuente: Universidad RMIT