Ogni anno le attività umane generano circa dieci miliardi di chilogrammi di fondi di caffè esausti. Questa massa di scarti organici finisce per lo più accumulata nelle discariche, dove la degradazione naturale produce ingenti volumi di metano e anidride carbonica, gas ad alto impatto climalterante. L’idea di riutilizzare tali residui all’interno dei materiali da costruzione si scontra con una barriera chimica precisa: aggiunti direttamente al cemento, i fondi di caffè rilasciano sostanze che ostacolano i processi di presa, indebolendo la struttura anziché rafforzarla.
Per superare questo limite, il gruppo di ricerca guidato da Rajeev Roychand presso la RMIT University di Melbourne ha applicato un trattamento di pirolisi a basso consumo energetico. Riscaldando i residui di caffè a 350 gradi centigradi in assenza di ossigeno, le molecole organiche si scompongono generando il biochar, un carbone poroso e denso di carbonio. Questa trasformazione permette alle particelle di integrarsi stabilmente con la matrice del cemento, creando legami chimici che ne migliorano le prestazioni meccaniche complessive.
I test di laboratorio condotti dagli ingegneri australiani, tra cui Jie Li e Shannon Kilmartin-Lynch, hanno dimostrato che sostituire una quota della sabbia naturale con il biochar da caffè aumenta la resistenza del calcestruzzo del 30 per cento. La ricerca ha anche evidenziato la delicatezza dei parametri termici: portando la pirolisi a 500 gradi, il materiale ottenuto perde parte delle sue proprietà meccaniche, confermando i 350 gradi come la temperatura limite per ottenere la massima coesione interna.
L’impiego del biochar risponde contemporaneamente a una seconda emergenza ambientale, rappresentata dall’inteso drenaggio di sabbia naturale da fiumi e bacini idrici per soddisfare la domanda del settore edilizio. Le prime verifiche fuori dal laboratorio si sono svolte a Gisborne, dove la RMIT University e le autorità locali hanno gettato un marciapiede sperimentale mettendo a confronto il calcestruzzo al caffè con formule tradizionali. Successivamente, nel progetto infrastrutturale del Pakenham Roads Upgrade, l’impresa BildGroup ha impiegato la miscela recuperando l’equivalente di 140 mila tazzine di caffè e risparmiando tre tonnellate di sabbia.
La sperimentazione sta proseguendo con una serie di verifiche di laboratorio volte ad analizzare il comportamento del nuovo composto sul lungo periodo. I campioni sono sottoposti a test di abrasione, cicli continui di gelo e disgelo e misurazioni dell’assorbimento d’acqua per valutare la durabilità del materiale di fronte agli agenti atmosferici e allo stress meccanico. Parallelamente, il team lavora all’adattamento del processo di pirolisi ad altre tipologie di scarti organici, compresi i residui agricoli e del legno.
