Dienvidkorejas zinātnieki ir atraduši jaunu, gudru pielietojumu vecajiem kafijas biezumiem: izolācija. Džonbukas Nacionālās universitātes (JBNU) komanda pārveidoja kafijas atkritumus materiālā, kas ir tikpat efektīvs izolācijas materiāls kā materiāli, ko pašlaik izmanto ēkās.
Priekšrocība ir tā, ka jaunais materiāls ir izgatavots no atjaunojamiem avotiem, nevis fosilā kurināmā, un, kad pienāk laiks to utilizēt, tas ir bioloģiski noārdāms, vēsta “Science Alert”.
"Kafijas atkritumi tiek ražoti milzīgos apjomos visā pasaulē, tomēr lielākā daļa no tiem nonāk poligonos vai tiek sadedzināti," saka Sons Juns Kims, JBNU materiālu inženieris. "Mūsu darbs liecina, ka šo bagātīgo atkritumu plūsmu var pārstrādāt augstvērtīgā materiālā, kas darbojas tikpat labi kā komerciālie izolācijas produkti, vienlaikus esot daudz ilgtspējīgāks."
Kopumā pasaulē katru dienu tiek izdzerti aptuveni 2,25 miljardi tasīšu kafijas, un tas nozīmē milzīgu daudzumu izmestu kafijas biezumu. Lielākā daļa šo atkritumu tiek sadedzināti vai apglabāti, kas videi ir tikpat kaitīgi kā to izmešana kanalizācijā.
Tā vietā zinātnieki arvien vairāk atrod noderīgākas lietas, ko darīt ar veciem kafijas biezumiem. Jaunākie pētījumi ir pētījuši šo vielu pievienošanu betonam un citiem bruģakmens materiāliem, to izmantošanu herbicīdu noņemšanai no vides un pat jaunu zāļu savienojumu iegūšanu no tiem.
Jaunajā pētījumā JBNU komanda pētīja, cik labi kafijas biezumi varētu darboties kā siltumizolējošs materiāls.
Vispirms izlietotos kafijas biezumus nedēļu žāvēja cepeškrāsnī 80 grādu pēc Celsija temperatūrā. Pēc tam tos vārīja daudz augstākā temperatūrā, lai iegūtu ogleklim bagātu materiālu, kas pazīstams kā bioogle.
Pēc tam šī bioogle tika apstrādāta ar videi draudzīgiem šķīdinātājiem - ūdeni, šķīdinātājus etanolu un propilēnglikolu - un pēc tam sajaukta ar dabīgu polimēru, ko sauc par etilcelulozi. Visbeidzot, pulverveida maisījums tiek saspiests un karsēts kompozītmateriālā.
Polimērs stabilizē bioogli, savukārt šķīdinātāji tiek pievienoti, lai novērstu polimēra aizsērēšanu materiāla porās. Šīs poras ir svarīga īpašība: tās aiztur gaisu, kas ir ļoti efektīvs izolators pret siltumu.
Materiāla siltumvadītspēja tiek izteikta vatos uz metru uz kelvinu - būtībā tas, cik daudz siltumenerģijas (vatos) izies cauri noteikta biezuma (metri) materiālam, ņemot vērā temperatūras starpību (kelvini) starp abām pusēm.
Materiāli ar vadītspēju zem 0,07 vatiem uz metru uz kelvinu parasti tiek uzskatīti par izolatoriem. Visefektīvākā JBNU komandas kafijas bāzes kompozītmateriāla versija lepojās ar siltumvadītspēju tikai 0,04 vatiem uz metru uz kelvinu.
Laboratorijas testos pētnieki zem saules baterijas novietoja dažādus izolācijas materiālus, tostarp savu uz kafijas bāzes veidoto materiālu, un nelielā kamerā zem baterijas izmērīja gaisa temperatūru.
Šis mazais galda modelis atkārtoja, kā izolācija bloķē no saules paneļiem izstaroto lieko siltumu, neļaujot tam iekļūt jumtos un apsildīt mājas. Versija ar jauno materiālu palika pastāvīgi vēsāka nekā versija bez tā.
Jaunā materiāla veiktspēja bija līdzvērtīga putupolistirola veiktspējai, kas ir viens no labākajiem pašlaik pieejamajiem komerciālajiem izolācijas materiāliem.
Tomēr atšķirība ir tā, ka polistirols ir sintētisks polimērs, kas ražots no fosilā kurināmā, tāpēc tā ražošana un galīgā utilizācija ir daudz kaitīgāka videi.
Biodegradācijas testos uz kafijas bāzes veidotais materiāls pēc tikai trim nedēļām bija zaudējis vairāk nekā 10 procentus no sava svara. Savukārt polistirols pēc tāda paša laika palika praktiski nemainīgs.
Pētnieki norāda, ka šāda veida materiālu vislabāk varētu izmantot ēku izolācijai, saglabājot vēsumu iekštelpās pat tad, kad saules baterijas intensīvi darbojas uz jumtiem.
"Šī pieeja ne tikai uzlabo materiāla veiktspēju, bet arī veicina aprites ekonomiku," saka Kims. "Pārvēršot atkritumus par funkcionālu produktu, mēs varam samazināt vides slogu, vienlaikus radot jaunas iespējas ilgtspējīgiem materiāliem."
Pētījums tika publicēts žurnālā "Biochar".
