Дослідники з Південної Кореї виявили нове розумне застосування для ваших старих кавових залишків: ізоляція.

Команда з Національного університету Чонбук (JBNU) перетворила кавові відходи на матеріал, який так само ефективно ізолює, як і матеріали, що використовуються в будівництві.

Перевага полягає в тому, що новий матеріал виготовлений з відновлювальних джерел, а не з викопних палив, і, коли прийде час його утилізувати, він біорозкладний.

"Виробляється величезна кількість відходів кави у всьому світі, але більшість з них потрапляє на звалища або спалюється", - говорить Сеонг Юн Кім, інженер-матеріалознавець з JBNU.

"Наша робота показує, що цей багатий потік відходів може бути перетворений на матеріал високої вартості, який працює так само, як комерційні ізоляційні продукти, але є набагато більш стійким".

У світі щодня випивають близько 2,25 мільярда чашок кави, що призводить до величезної кількості відходів. Більшість з цих відходів спалюється або закопується, що так само погано для навколишнього середовища, як і скидання їх у стічні води.

Натомість вчені все частіше знаходять корисні способи використання старих кавових залишків. Останні дослідження вивчали можливість додавання кави до бетону та інших матеріалів для покриття, використання її для видалення гербіцидів з навколишнього середовища та навіть екстракції нових лікарських сполук.

У новому дослідженні команда JBNU вивчила, як добре кавові залишки можуть функціонувати як термоізоляційний матеріал.

Спочатку використані кавові залишки сушили в печі при температурі 80 градусів Цельсія (176 градусів Фаренгейта) протягом тижня. Потім їх готували при значно вищих температурах, щоб отримати матеріал, багатий на вуглець, відомий як біовугілля.

Далі це біовугілля обробляли екологічно чистими розчинниками – водою, етанолом і пропіленгліколем – а потім змішували з натуральним полімером, званим етилцелюлозою. Нарешті, порошкоподібну суміш стискали та нагрівали в композитний матеріал.

Полімер стабілізує біовугілля, тоді як розчинники додаються, щоб запобігти закупорці пор в матеріалі. Ці пори є важливою властивістю: вони затримують повітря, що є дуже ефективним ізолятором від тепла.

Теплопровідність матеріалу виражається у ватах на метр на Кельвін – в основному, скільки теплової енергії (вати) пройде через матеріал певної товщини (метри) за заданої температурної різниці (Кельвін) між двома сторонами.

Матеріали з теплопровідністю нижче 0,07 ват на метр на Кельвін зазвичай вважаються ізоляторами. Найефективніша версія композиту на основі кави команди JBNU мала теплопровідність всього 0,04 ват на метр на Кельвін.

У лабораторних випробуваннях дослідники розмістили ряд ізоляційних матеріалів, включаючи їх кавовий, під сонячною панеллю та виміряли температуру повітря в невеликій камері під панеллю.

Ця маленька модель відтворила, як ізоляція блокує надмірне тепло, що випромінюється сонячними панелями, запобігаючи його проникненню в дахи та нагріванню будинків.

Версія з новим матеріалом залишалася постійно холоднішою, ніж без нього.

Продуктивність нового матеріалу була на рівні розширеного полістиролу, одного з найкращих комерційних ізоляційних матеріалів, доступних на сьогодні.

Різниця в тому, що полістирол є синтетичним полімером, виготовленим з викопних палив, тому його виробництво та остаточна утилізація є набагато більш шкідливими для навколишнього середовища.

У тестах на біорозкладність кавовий матеріал втратив більше 10 відсотків своєї ваги всього за три тижні. Полістирол, з іншого боку, залишився практично незмінним після того ж часу.

Дослідники вважають, що цей вид матеріалу може бути найкраще використаний для ізоляції в будівлях, зберігаючи внутрішню частину прохолодною, навіть коли сонячні панелі активно працюють на дахах.

"Цей підхід не тільки покращує продуктивність матеріалу, але й сприяє круговій економіці", - говорить Кім.

"Перетворюючи відходи на функціональний продукт, ми можемо зменшити навантаження на навколишнє середовище, створюючи нові можливості для сталих матеріалів".

Дослідження було опубліковано в журналі Biochar.