Grãos de Café Usados Aumentam a Resistência do Cimento em 30%

Os cientistas descobriram que, ao substituir uma parte da areia por borra de café descartada – um resíduo orgânico substancial gerado em quantidades significativas, normalmente destinado a aterros sanitários – o cimento pode ser fortalecido em 30%. Essa técnica não apenas reforça o concreto, mas também reduz a demanda por recursos naturais, como a areia, alinhando-se a uma abordagem de economia circular mais sustentável do ponto de vista ambiental para a construção.

60 Milhões de Toneladas de Grãos de Café usados por Ano

Globalmente, estima-se que um número impressionante de 60 milhões de toneladas (ou 54 milhões de toneladas) de borra de café usada (SCG) seja gerado a cada ano, o que a torna o produto residual mais abundante proveniente da preparação do café. Convencionalmente, a maioria dessas borras de café vai parar em aterros sanitários.

Atualmente, uma equipe de pesquisadores da RMIT University identificou uma aplicação nova e prática para esse tipo específico de resíduo. Eles desenvolveram um método pioneiro de integrá-lo ao cimento. De acordo com Rajeev Roychand, o principal pesquisador do estudo, a motivação por trás da pesquisa foi descobrir um meio inventivo de utilizar as quantidades substanciais de resíduos de café em empreendimentos de construção, em vez de simplesmente descartá-los em aterros sanitários. Seu objetivo era oferecer ao café uma segunda oportunidade de ser útil.

Desvendando o Potencial das Borras de Café usadas (SCG) em Aplicações Civis e de Construção

Devido ao tamanho fino de suas partículas, a borra de café usada (SCG) foi sugerida como um componente valioso para aplicações civis e de construção. Para investigar esse potencial, os pesquisadores embarcaram em uma série de experimentos. Inicialmente, eles coletaram SCG de vários cafés em Melbourne, Austrália, e os submeteram a um processo de secagem para eliminar a humidade.

Em seguida, o material orgânico seco foi aquecido a duas temperaturas diferentes: 350 °C (662 °F) ou 500 °C (932 °F), usando um procedimento de baixa energia e sem oxigênio conhecido como pirólise, resultando na criação de biochar.

Para avaliar o impacto do SCG nas propriedades mecânicas e microestruturais do concreto, os pesquisadores empregaram doze projetos de mistura distintos. Esses projetos envolviam SCG não tratado, SCG aquecido a 350 graus e SCG aquecido a 500 graus. Essas variantes de SCG foram integradas ao cimento Portland comum em volumes de 0%, 5%, 10%, 15% e 20%, servindo como substituto do agregado fino, com areia natural usada como o material original do agregado fino.

O Processo de Experimentação do Cimento

O processo envolveu o despejo de cimento fresco em moldes, a vibração para eliminar os vazios de ar e, posteriormente, a cura à temperatura ambiente por 24 horas. Em seguida, as amostras de concreto foram desmoldadas e curadas em um tanque de água antes de serem submetidas a testes de resistência à compressão. Além disso, a difração de raios X (XRD) e a microscopia eletrônica de varredura (SEM) foram empregadas para analisar a microestrutura do concreto. A resistência à compressão, nesse contexto, refere-se à tensão máxima de compressão que um material sólido pode suportar antes de quebrar.

Entre as várias misturas de cimento avaliadas, a pesquisa revelou que a substituição de 15% da areia por SCG que sofreu pirólise a 350 °C (662 °F) resultou em um aprimoramento significativo das propriedades do material, levando a um aumento substancial de 29,3% na resistência à compressão.

Embora essa pesquisa ainda esteja em sua fase inicial, os resultados parecem promissores e têm potencial para uso generalizado na construção em todo o mundo devido à abundância de café.

O Papel da Indústria do Cimento na Redução de Resíduos Orgânicos

Shannon Kilmartin-Lynch, um dos coautores principais, enfatizou: “O setor de cimento tem o potencial de desempenhar um papel significativo na redução do descarte de resíduos orgânicos, como o café usado. Embora nossa pesquisa esteja em seus estágios iniciais, essas descobertas empolgantes apresentam uma abordagem inovadora para reduzir significativamente o volume de resíduos orgânicos enviados para aterros sanitários.”

Além de reduzir o uso de aterros sanitários, esse método de produção de cimento aborda outra preocupação ambiental: o esgotamento de recursos naturais finitos. A cada ano, extraímos aproximadamente 40 a 50 bilhões de toneladas de areia e cascalho para fins de construção.

Preservação de Recursos Naturais com uma Abordagem de Economia Circular

Jie Li, coautor correspondente do estudo, destacou: “A extração contínua de areia natural dos leitos e margens dos rios para atender às crescentes demandas do setor de construção tem um impacto ambiental significativo. A adoção de uma abordagem de economia circular não apenas desviaria os resíduos orgânicos dos aterros sanitários, mas também ajudaria a preservar nossos recursos naturais, como a areia.”

Os pesquisadores têm planos de realizar extensas avaliações mecânicas e de durabilidade do biochar de café pirolisado a 350 graus para possíveis aplicações no setor de construção. Eles também pretendem explorar o impacto do uso de diferentes temperaturas de pirólise sobre o desempenho do material.

Leia o Artigo Original: New Atlas

Leia mais: A WeBuild termina de construir a Ponte Suspensa da Romênia.