Из кофейной гущи сделали строительный утеплитель

Каждый день в мире выпивают около 2,25 миллиарда чашек кофе — и почти всё, что от них остаётся, отправляется на свалку или в мусоросжигатель. Учёные из Южной Кореи решили выяснить, можно ли превратить этот мусор в строительный утеплитель — и получили результат, который трудно было предсказать заранее.

Биочар из отходов

Исследователи из Чонбукского национального университета (JBNU) разработали технологию переработки отработанной кофейной гущи в теплоизоляционный композитный материал. Процесс занимает несколько этапов: сначала гущу сушат в печи при 80 °C в течение недели, затем подвергают пиролизу при значительно более высоких температурах — так получается биочар, углеродистый материал с пористой структурой.

Готовый биочар обрабатывают экологически безопасными растворителями — водой, этанолом и пропиленгликолем — и смешивают с природным полимером этилцеллюлозой. Смесь прессуют и нагревают до получения твёрдого композита. Полимер скрепляет структуру, а растворители не дают ему закупорить поры — именно они удерживают воздух, который и обеспечивает теплоизоляцию.

Теплопроводность материала измеряется в ваттах на метр на кельвин: чем ниже значение, тем лучше изоляция. Порогом для утеплителей считается 0,07 Вт/м·К. Лучший вариант кофейного композита показал 0,04 Вт/м·К — это уровень расширенного полистирола, одного из самых распространённых промышленных утеплителей.

Исследователи проверяли материал на миниатюрной модели: различные утеплители укладывали под солнечную панель и замеряли температуру воздуха в камере под ней. Это имитировало реальный сценарий — блокировку тепла, которое солнечные панели излучают в кровлю. Камера с кофейным утеплителем оставалась заметно холоднее.

Разлагается за недели

Ключевое отличие от полистирола — не в показателях теплопроводности, а в том, что происходит с материалом потом. В тестах на биоразложение кофейный композит потерял более 10% массы уже за три недели. Полистирол за тот же срок не изменился практически никак.

Полистирол производят из нефтепродуктов, и его утилизация — отдельная экологическая проблема. Кофейный материал сделан из возобновляемого сырья и разлагается без длительных последствий для среды.

По словам Сон Юн Кима, материаловеда JBNU, кофейные отходы производятся в огромных масштабах повсеместно, однако почти весь этот поток заканчивается на полигонах или в печах. Новая технология показывает, что из него можно получить продукт с характеристиками коммерческого утеплителя.

Исследователи предполагают, что наиболее логичное применение — теплоизоляция кровель зданий с солнечными панелями. Панели греют крышу снизу; материал, способный эффективно блокировать это тепло и при этом не накапливаться на свалках десятилетиями, — не самое очевидное сочетание свойств для чего-то, что ещё недавно лежало в кофемашине.