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In tutto il mondo, la cultura del caffè permea la vita quotidiana, alimentando la produttività e generando al contempo un’impronta ambientale significativa. Ogni anno, l’umanità scarta oltre 7 milioni di tonnellate di fondi di caffè esausti, una quantità che supera anche i flussi di rifiuti più biodegradabili. Un gruppo di ricerca della RMIT University di Melbourne ha trasformato questa sfida in un'opportunità, scoprendo che, in condizioni specifiche, questi terreni possono effettivamente rinforzare il cemento.
I loro risultati, pubblicati nel Journal of Cleaner Production (2023), rivelano che convertendo i fondi di caffè in biochar, un materiale simile al carbone prodotto dalla pirolisi, e incorporandolo al posto di una parte della sabbia nelle miscele di calcestruzzo standard, si ottiene un composito che supera il calcestruzzo convenzionale in termini di durabilità.
Oltre ad essere una novità, la scoperta affronta due pressanti preoccupazioni ambientali:evita che i rifiuti organici vengano mandati in discarica, mitigando le emissioni di metano, e riduce la dipendenza dalla sabbia naturale, una risorsa la cui estrazione dai letti dei fiumi e dalle aree costiere si sta esaurendo rapidamente. Questo duplice vantaggio potrebbe aprire la strada a pratiche edilizie più ecologiche e ad alloggi più sostenibili.
Secondo uno studio dell’Università di Princeton, il calcestruzzo è uno dei materiali da costruzione più diffusi al mondo, ma la sua produzione rappresenta circa l’8% delle emissioni globali di CO₂. Allo stesso tempo, i rifiuti organici come i fondi di caffè si decompongono producendo metano, un potente gas serra. Riutilizzando questi terreni in un materiale di rinforzo, il settore dell'edilizia può contemporaneamente ridurre la propria impronta di carbonio e limitare il rilascio di metano.
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Il team dell’RMIT ha evitato di aggiungere semplicemente fondi di caffè grezzi al cemento – un metodo che offrirebbe scarsi vantaggi strutturali – sottoponendo prima i rifiuti alla pirolisi. Questo processo riscalda i terreni in un ambiente privo di ossigeno, trasformandoli in biochar che vanta una struttura porosa ad alta superficie simile al carbone.
Sono state testate due temperature di pirolisi:662°F (≈356°C) e 932°F (≈500°C). Sorprendentemente, il biochar prodotto a 662°F, quando utilizzato per sostituire il 15% della sabbia in una miscela convenzionale, ha prodotto un calcestruzzo che era del 29,3% più resistente del controllo. Il biochar proveniente dalla temperatura più alta (932°F) si è rivelato meno efficace, sottolineando l'importanza di un controllo preciso della temperatura per prestazioni ottimali.
La maggiore forza è attribuita alla microstruttura del biochar del caffè. L'elevata area superficiale e la porosità migliorano il legame con la pasta di cemento, migliorando l'adesione interfacciale e la coesione complessiva della matrice.
Anche se la durabilità a lungo termine in condizioni estreme, come variazioni di temperatura e abrasione, deve ancora essere valutata appieno, i risultati preliminari sono incoraggianti. Il professor Jie Li, ricercatore capo, osserva:"La continua estrazione di sabbia naturale dai letti dei fiumi e dalle coste impone una grave pressione ambientale. Lo sviluppo di alternative sostenibili come il biochar a base di caffè è fondamentale per mantenere una fornitura vitale di materiali da costruzione."
