کاربردهای حیرتانگیز قهوه؛ از آسفالت خیابان تا درمان بیماریها
اخیراً تیمی از محققان در دانشگاه کشاورزی شن یانگ چین (SAU) موفق به توسعه روشی شده اند که تفاله قهوه را به یک عایق حرارتی عالی تبدیل می کند. این نوآوری می تواند جایگزینی عالی و سازگار با محیط زیست برای عایق های رایج پتروشیمی مانند پلی استایرن (یونولیت) یا فوم های اسپری باشد.
شاید باورتان نشود، اما روزانه بیش از دو میلیارد فنجان قهوه در سراسر جهان نوشیده می شود. این بدان معنی است که هر روز کوه عظیمی از تفاله قهوه تولید می شود که بیشتر آنها به سطل های زباله ختم می شوند. اما محققان به تازگی راه حلی شگفت انگیز برای تبدیل این زباله ها به عایق ساختمانی سازگار با محیط زیست یافته اند.
اگرچه برخی از طعمدهندهها از تفالههای قهوه برای غنیسازی خاک گلدان یا تهیه کمپوست استفاده میکنند، اما بخش عمدهای از مواد به محلهای دفن زباله ختم میشود. آمار در این زمینه تکان دهنده است. تخمین زده می شود که سالانه بین ۸ تا ۶۰ میلیون تن تفاله قهوه دور ریخته می شود. این زباله ها مشکلات بزرگی را در مراکز تدفین ایجاد می کنند. از جمله انتشار گازهای گلخانه ای مخرب مانند متان و دی کربن دی اکسید و حتی در مواردی ایجاد آتش سوزی خود به خودی.
با توجه به حجم عظیم این ماده رایگان و در دسترس، دانشمندان مدت هاست که به دنبال یافتن برنامه های کاربردی مفید برای آن بوده اند. تولید سوخت زیستی یکی از رایج ترین روش هاست، اما خلاقیت محققان به همین جا ختم نمی شود. تاکنون از تفاله قهوه برای تولید مصالح راهسازی پایدار، افزایش مقاومت بتن تا ۳۰ درصد و حتی ساخت مواد خام برای چاپگرهای سه بعدی استفاده شده است.
در یکی از جذاب ترین مطالعات، دانشمندان نشان داده اند که می توان از ضایعات قهوه “نقاط کوانتومی کربن” تولید کرد. موادی که پتانسیل محافظت از مغز را در برابر میکروب های ایجاد کننده بیماری های عصبی دارند.
یک جایگزین سبز برای یکپارچه های مضر
اخیراً تیمی از محققان در دانشگاه کشاورزی شن یانگ چین (SAU) موفق به توسعه روشی شده اند که تفاله قهوه را به یک عایق حرارتی عالی تبدیل می کند. این نوآوری می تواند جایگزینی عالی و سازگار با محیط زیست برای عایق های رایج پتروشیمی مانند پلی استایرن (یونولیت) یا فوم های اسپری باشد.
تلاشهای قبلی برای عایقسازی از تفالههای قهوه، همگی با یک بنبست مشترک مواجه بودند: «تخلخل کم». میزان تخلخل (سوراخ ها و فضاهای خالی) در تفاله قهوه تنها حدود ۴۰ درصد است. این بدان معنی است که تفاله قهوه نمی تواند هوای زیادی را به دام بیندازد، در حالی که توانایی به دام انداختن هوا مهمترین ویژگی یک عایق حرارتی خوب است.
استراتژی “بازیابی منافذ”؛ کلید حل پازل
برای غلبه بر این چالش، محققان در گام اول، تفاله قهوه را به “Biochar” یا biochar تبدیل کردند. ماده ای شبیه زغال چوب که از مواد آلی به دست می آید. برای این منظور سرباره ها به مدت یک هفته در دمای ۸۰ درجه سانتی گراد خشک شدند و سپس به مدت یک ساعت در معرض حرارت شدید ۷۰۰ درجه سانتی گراد قرار گرفتند. این فرآیند نه تنها لجن را به بیوچار تبدیل کرد، بلکه تخلخل آن را از ۴۰% به ۷۱% افزایش داد.
در مرحله بعد، تیم تحقیقاتی برای اطمینان از عدم از بین رفتن این سوراخ های ارزشمند در طول فرآیند ساخت مواد کامپوزیت، از ترفند هوشمندانه ای به نام «بازیابی منافذ» استفاده کردند. آنها ابتدا بیوچار را با ماده ای به نام پروپیلن گلیکول مخلوط کردند تا سوراخ ها را پر کنند. سپس پودر اتیل سلولز به عنوان یک شبکه پشتیبان (ماتریکس) به ترکیب اضافه شد تا ساختار و انسجام به آن بدهد.
این مخلوط به مدت ۱۰ دقیقه در قالب داغ در دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد قرار داده شد. در نهایت، مخلوط به دست آمده در فر خلاء با دمای ۸۰ درجه سانتیگراد قرار داده شد تا تبخیر شود و پروپیلن گلیکول از بین برود، در حالی که حفره های اشغال شده دست نخورده و خالی باقی ماندند.
عایق قدرتمند، همتراز با محصولات تجاری
نتیجه این فرآیند تولید ماده ای با قابلیت های عایق شگفت انگیز بود. برای درک بهتر باید بدانید که ضریب هدایت حرارتی اتیل سلولز به تنهایی ۰.۲۴ وات بر متر کلوین است. اما وقتی در این آزمایش با بیوچار قهوه ترکیب شد، این عدد به ۰.۰۴ کاهش یافت.
این کاهش چشمگیر به این معنی است که بیوچار قهوه توانسته است قدرت عایق را تا شش برابر بهبود بخشد. عملکردی که آن را همتراز با واحدهای تجاری موجود در بازار قرار می دهد. محققان حتی این عایق جدید را روی پنل های خورشیدی آزمایش کردند و دریافتند که به طور موثر انتقال حرارت از پانل ها به محیط اطراف را مسدود می کند.
سئونگ یون کیم یکی از نویسندگان این تحقیق درباره این دستاورد بزرگ می گوید: این روش نه تنها عملکرد مواد را بهبود می بخشد، بلکه گام بزرگی در جهت اقتصاد دایره ای است. با تبدیل زباله به محصولی کاربردی، میتوانیم فرصتهای منحصربهفردی برای تولید مواد پایدار و سازگار با طبیعت و در عین حال کاهش فشارهای محیطی ایجاد کنیم.»
منبع: فرادید
