ويخلّف العالم كل عام كمية مذهلة تبلغ 10 مليارات كيلوغرام من تفل القهوة ينتهي معظمها في مكبات النفايات.

ويوضح المهندس راجيف رويشاند، من جامعة RMIT: "يشكل التخلص من النفايات العضوية تحديا بيئيا لأنه ينبعث منه كميات كبيرة من غازات الدفيئة بما في ذلك غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون، ما يساهم في تغير المناخ".

ومع ازدهار سوق البناء على مستوى العالم، هناك أيضا طلب متزايد على الخرسانة كثيفة الموارد ما يتسبب في مجموعة أخرى من التحديات البيئية أيضا.

ويقول جي لي، المهندس في RMIT: "إن الاستخراج المستمر للرمال الطبيعية في جميع أنحاء العالم - والتي يتم أخذها عادة من قيعان الأنهار وضفافها - لتلبية المتطلبات المتزايدة بسرعة في صناعة البناء والتشييد له تأثير كبير على البيئة. وهناك تحديات حرجة وطويلة الأمد في الحفاظ على إمدادات مستدامة من الرمال بسبب الطبيعة المحدودة للموارد والآثار البيئية لاستخراج الرمال".

أولا يمكن إضافة المنتجات العضوية مثل القهوة المطحونة مباشرة إلى الخرسانة لأنها تسرب مواد كيميائية تضعف قوة مواد البناء. لذا، باستخدام مستويات طاقة منخفضة، قام الفريق بتسخين بقايا القهوة إلى أكثر من 350 درجة مئوية (حوالي 660 درجة فهرنهايت) مع حرمانها من الأكسجين.

وتسمى هذه العملية بالتحلل الحراري، لكسر الجزيئات العضوية، ما يؤدي إلى فحم مسامي وغني بالكربون يسمى الفحم الحيوي، والذي يمكن أن يشكل روابط مع مصفوفة الأسمنت وبالتالي يدمج نفسه فيها.

كما حاول رويشاند وزملاؤه التحليل الحراري لرواسب القهوة عند درجة حرارة 500 درجة مئوية، لكن جزيئات الفحم الحيوي الناتجة لم تكن بنفس القوة.

ويحذر الباحثون من أنهم ما زالوا بحاجة إلى تقييم المتانة طويلة المدى لمنتجهم الإسمنتي. إنهم يعملون الآن على اختبار كيفية أداء إسمنت القهوة الهجين في ظل دورات التجميد/الذوبان، وامتصاص الماء، والعديد من الضغوطات الأخرى.

ويعمل الفريق أيضا على إنتاج الفحم الحيوي من مصادر النفايات العضوية الأخرى، بما في ذلك الخشب ومخلفات الطعام والنفايات الزراعية.

ونشر البحث في مجلة الإنتاج الأنظف.