Кофейная гуща может сделать бетон прочнее — исследование

Источник: Университет RMIT / Journal of Cleaner Production
Автор: Qahwa World
Дата: 6 сентября 2026 года

Кофейная гуща может сделать бетон прочнее — исследование

  • Австралийские исследователи превращают кофейные отходы в биоуголь, укрепляющий бетон.
  • Замена 15% песка биоуглём повысила прочность бетона на 29.3%.
  • Кофейную гущу нагревают до 350°C без кислорода для получения биоугля.
  • Австралия производит 75 млн кг кофейных отходов в год, в мире — 10 млрд кг.
  • Выбросы углерода снижаются на 26% при использовании 15% биоугля.
  • Ежегодно в строительстве используется 50 млрд тонн песка, что угрожает ресурсам.

Исследователи из Университета RMIT в Мельбурне обнаружили, что кофейные отходы можно превратить в биоуголь, который укрепляет бетон и снижает потребность в природном песке. Исследование опубликовано в Journal of Cleaner Production в 2023 году.

Исследователи нагревали использованную кофейную гущу до 350 градусов Цельсия в бескислородной среде, превращая её в материал, похожий на древесный уголь, известный как биоуголь. Затем они использовали биоуголь для замены части природного песка в бетонной смеси.

Ключевые результаты: бетон на 29% прочнее

Наилучший результат был достигнут при замене 15% песка биоуглём по объёму. Полученный бетон показал увеличение прочности на сжатие на 29.3% по сравнению с обычным бетоном, содержащим обычный песок.

Сырую кофейную гущу нельзя просто добавлять в бетон. Она содержит органические соединения, которые могут мешать процессу затвердевания цемента и ослаблять материал. Чтобы решить эту проблему, команда RMIT нагревала гущу до 350 градусов Цельсия без кислорода. Этот процесс обугливает материал, а не сжигает его, производя пористый, богатый углеродом биоуголь, который можно вводить в бетон.

Результаты использования кофейного биоугля в бетоне
Замена песка Увеличение прочности Снижение выбросов углерода
5% 15%
10% 23%
15% 29.3% 26%

Решение двух экологических проблем одновременно

Этот подход может решить две экологические проблемы одновременно: утилизацию органических отходов и растущий спрос на природный песок в строительстве. Австралия производит около 75 миллионов килограммов кофейных отходов в год, большая часть которых попадает на свалки. По оценкам, в мире этот показатель составляет около 10 миллиардов килограммов.

Хотя песок может казаться обильным, вид песка, необходимый для бетона, испытывает всё большее давление. Пустынный песок обычно слишком гладкий и округлый для эффективного использования в бетоне, поэтому строительство часто опирается на более угловатый песок, добываемый из рек и других источников.

Почему важна температура

Исследователи обнаружили, что температура, используемая для производства биоугля, влияет на его характеристики. Биоуголь, произведённый при 350 градусах Цельсия, показал лучшие результаты, чем материал, произведённый при 500 градусах Цельсия. Микроскопический анализ показал, что биоуголь, произведённый при более высокой температуре, был более пористым и имел обширные микротрещины, что, по мнению исследователей, является результатом более сильной термической деградации.

Сокращение выбросов углерода и использования ископаемого топлива

Оценка жизненного цикла показала снижение выбросов углерода на 15%, 23% и 26% при замене 5%, 10% и 15% песка биоуглём соответственно, а также снижение использования ископаемого топлива.

Исследование находится на ранней стадии

Результаты многообещающие, но они ещё не доказывают, что бетон с кофейным биоуглём готов к широкому применению в строительстве. Исследование проводилось в лабораторных масштабах, и прочность на сжатие — лишь одно из свойств, которые инженеры учитывают при оценке бетона.

Долговечность остаётся важным вопросом. Бетон, используемый в реальных конструкциях, должен выдерживать многолетнее воздействие меняющихся условий окружающей среды и повторяющихся нагрузок. Исследователям необходимо установить, как бетон с кофейным биоуглём ведёт себя в течение гораздо более длительных периодов и в реальных условиях.

Команда уже вышла за рамки лабораторных испытаний, проведя эксперимент с пешеходной дорожкой из кофейного бетона. Будущие исследования должны будут изучить долговременную прочность, вариации свойств кофейной гущи, стабильность при крупномасштабном производстве и то, останется ли энергия, необходимая для производства биоугля, экологически и экономически жизнеспособной в промышленных масштабах.

Часто задаваемые вопросы

Как кофейную гущу превращают в биоуголь?Кофейную гущу нагревают до 350°C в бескислородной среде, превращая её в пористый, богатый углеродом биоуголь.

Какой процент песка можно заменить биоуглём?Лучший результат был получен при замене 15% песка биоуглём, что дало увеличение прочности на сжатие на 29.3%.

Можно ли добавлять сырую кофейную гущу в бетон?Нет, сырая кофейная гуща содержит органические соединения, которые мешают затвердеванию цемента и ослабляют бетон. Её необходимо сначала превратить в биоуголь.

Сколько кофейных отходов производится в мире?Ежегодно в мире производится около 10 миллиардов килограммов кофейных отходов.

Каковы экологические преимущества этой технологии?Она перерабатывает органические отходы, снижает потребность в природном песке и сокращает выбросы углерода до 26%.

Готова ли эта технология к коммерческому использованию?Пока нет. Исследования находятся на ранней стадии, необходимы дальнейшие исследования долговременной прочности и крупномасштабного производства.

Кофейные отходы в бетоне создают экологичное будущее

Дубай — Qahwa World

Спустя два года после того, как австралийские исследователи впервые превратили вчерашний эспрессо в строительный материал завтрашнего дня, «кофейный бетон» перестал быть лабораторным экспериментом. Сегодня он уже используется на улицах штата Виктория и меняет представление мира об отходах.

Как эксперт по кофе, который более двадцати лет изучает путь зерна от фермы до чашки, можно сказать следующее: использованная кофейная гуща, которую раньше без раздумий выбрасывали, стала высокоэффективным материалом в строительной отрасли. В 2026 году это направление продолжает активно развиваться.

Наука, доведённая до совершенства

В 2023 году инженеры университета РМИТ установили, что пиролиз кофейной гущи при температуре 350°C без доступа кислорода позволяет получить пористый углеродистый биоуголь. Замена до 15 процентов песка в стандартной бетонной смеси этим материалом увеличивает прочность на сжатие почти на 30 процентов. Более высокие температуры оказываются менее эффективными. Оптимальным является контролируемый процесс при умеренной температуре.

Речь идёт не только о более прочном бетоне, но и о более рациональном материале. Рецензируемый анализ жизненного цикла, опубликованный в ноябре 2025 года, показал снижение углеродного следа до 26 процентов, сокращение использования ископаемого топлива на 31 процент и уменьшение нагрузки на природные запасы речного песка.

Также сообщается, что биоуголь из кофейных отходов способен улучшать теплоизоляционные свойства цементных композитов до 20 процентов. Это помогает зданиям сохранять прохладу летом и тепло зимой, что ведёт к снижению энергопотребления и выбросов.

Реальные проекты и результаты

Практическое применение уже началось.

В октябре 2024 года первый участок бетона с добавлением кофейного биоугля был уложен в рамках инфраструктурного проекта в Пакенхеме. Пять тонн кофейной гущи, что соответствует примерно 140000 чашек кофе, были переработаны в две тонны биоугля для создания тридцати кубических метров пешеходной дорожки. Материал не имеет запаха и визуально не отличается, но обладает повышенной прочностью и экологичностью.

Параллельное испытание в Гисборне с участием местного совета включало сравнение кофейного и древесного биоугля. Долгосрочные характеристики продолжают изучаться с учётом нагрузки, погодных условий и циклов замерзания и оттаивания. Первые результаты оцениваются как обнадёживающие.

Циклическая возможность для кофейной отрасли

Это открывает новые перспективы для владельцев кофеен, обжарщиков и потребителей.

Ежегодно в мире образуются десятки миллионов тонн кофейных отходов. Большая их часть попадает на свалки, где выделяется метан. Теперь эти отходы могут использоваться повторно с пользой для экологии и экономики.

Кофейни, участвующие в программах сбора, могут в будущем получать доход или углеродные кредиты. Каждая чашка кофе способна внести вклад в строительство более прочных и энергоэффективных зданий. Это наглядный пример замкнутой экономики.

Команда под руководством доктора Раджива Ройчанда заявляет о готовности масштабировать технологию. Уже ведётся сотрудничество с подрядчиками и муниципалитетами, а также демонстрация материала на крупных выставках. В 2026 году продолжается работа над стандартами, расширением испытаний и развитием цепочек поставок.

Более широкий взгляд

Данная разработка является одним из наиболее эффективных решений проблемы кофейных отходов. Она не требует изменений в процессе приготовления кофе, а лишь переосмысливает ценность остаточного сырья.

От кофейных плантаций в Эфиопии и Колумбии до городской инфраструктуры в Мельбурне и других регионах, кофе демонстрирует потенциал, выходящий за пределы потребления. Он становится частью устойчивого развития.

В 2026 году будущее строительства приобретает едва уловимый аромат кофе.

Ахмед Аль-Кахва является ведущим автором платформы Кахва Уорлд по вопросам устойчивого развития в кофейной индустрии. Он посетил лаборатории РМИТ и лично изучил испытательный участок в Пакенхеме.

Поделитесь этой историей с местной кофейней или муниципалитетом. Кофейная гуща из вашей чашки однажды может оказаться у вас под ногами.

Австралийское исследование выявляет возможность усиления бетона на 30% с использованием кофейных отходов

В инновационном шаге, сочетающем экологическую устойчивость и строительные технологии, австралийские ученые обнаружили способ использования обожженных кофейных отходов для повышения прочности бетона до 30%. Это исследование, опубликованное в журнале «Cleaner Production» и представленное на сайте «Science Alert», предлагает эффективное решение проблемы накопления кофейных отходов и способствует улучшению экологической эффективности строительных материалов.

Органические отходы: глобальная экологическая проблема

Мир ежегодно производит около 10 миллиардов килограммов кофейных отходов. Эти отходы часто попадают на свалки, где они разлагаются и выделяют парниковые газы, такие как метан и углекислый газ, значительно способствуя изменению климата.

Инновации в использовании отходов

Инженер Раджив Роуэйханд из Королевского технологического института Мельбурна (RMIT) объяснил, что утилизация органических отходов представляет собой большую экологическую проблему из-за вредных газовых выбросов. С ростом мирового строительного рынка растет спрос на ресурсоемкий бетон, что вызывает дополнительные экологические проблемы.

Устойчивость в строительной отрасли

Строительная отрасль требует огромного количества природного песка, который обычно добывается из речных русел и берегов. Этот непрерывный добыча вызывает значительный экологический ущерб, включая эрозию природных местообитаний. Исследователь Джи Ли из RMIT отметил, что поддержание устойчивого запаса песка является долгосрочной проблемой из-за ограниченности ресурсов и экологических последствий добычи песка.

Пиролиз: превращение отходов в ресурсы

Органические продукты, такие как молотый кофе, не могут быть напрямую добавлены в бетон, так как они вымывают химические вещества, ослабляющие строительные материалы. Поэтому исследовательская группа из RMIT использовала процесс под названием пиролиз, нагревая кофейные отходы до более чем 350 градусов Цельсия при отсутствии кислорода. Этот процесс производит углеродистый биоуголь, который можно интегрировать с цементом для повышения его прочности.

Обещающие результаты и будущие вызовы

Исследование показало, что обработка кофе при 500 градусах Цельсия была менее эффективной, подчеркивая важность точных условий в процессе пиролиза. Несмотря на обещающие результаты, исследователи подчеркнули необходимость оценки долгосрочной прочности гибридного кофейного цемента в различных условиях, таких как циклы замораживания/оттаивания и поглощение воды. Команда также работает над производством биоугля из других источников органических отходов, таких как древесина, пищевые отходы и сельскохозяйственные остатки.

Круговая экономика

Шеннон Килмартин-Линч, со-исследователь исследования из RMIT, заявил, что «эти захватывающие результаты предлагают инновационный способ значительного сокращения количества органических отходов, отправляемых на свалки.» Исследователи утверждают, что переход к подходу круговой экономики может значительно способствовать сохранению природных ресурсов и улучшению экологической устойчивости. Круговой подход основывается на повторном использовании ресурсов и сокращении отходов, что способствует достижению устойчивого экологического баланса.

Устойчивость будущего

Хотя исследования все еще находятся на ранних стадиях, эти результаты несут большой потенциал для улучшения экологической устойчивости в будущем. Использование кофейных отходов для усиления бетона не только является решением проблемы накопления отходов, но и представляет собой шаг к разработке более устойчивых и экологически чистых строительных материалов.

Дополнительные преимущества

Биоуголь, полученный из пиролиза кофейных отходов, может улучшить свойства бетона, такие как повышение его устойчивости к эрозии и повреждениям. Это означает, что здания и сооружения, использующие этот тип бетона, могут быть более долговечными и требовать меньшего обслуживания, что снижает долгосрочные затраты и способствует более устойчивому будущему.

Заключение

Австралийское исследование по использованию кофейных отходов для усиления бетона предоставляет отличный пример того, как экологическую проблему можно превратить в инновационное и устойчивое решение. Благодаря этим исследованиям, мы можем увидеть изменение в управлении органическими отходами и их использовании для разработки более прочных и устойчивых строительных материалов. Этот подход усиливает нашу способность справляться с основными экологическими вызовами и подчеркивает важность инноваций в достижении экологической устойчивости.