ANTARA -- Sebuah studi baru menunjukkan, menukar sebagian pasir dalam beton dengan ampas kopi dapat meningkatkan kekuatan beton hampir 30 persen. Menurut British Coffee Association, ada 2 miliar cangkir kopi yang dikonsumsi secara global setiap hari. Namun sebagian besar ampas kopi berakhir di tempat pembuangan sampah, dimana sampah tersebut perlahan-lahan terurai dan menghasilkan metana, gas rumah kaca yang 21 kali lebih kuat daripada karbon dioksida.

Para peneliti di Australia mungkin telah menemukan solusi daur ulang yang efisien untuk semua limbah kopi ini, yaitu menggunakannya untuk menggantikan sebagian pasir dalam beton. Industri konstruksi biasanya menambang pasir dari sungai, danau, dan delta, sehingga menukar sedimen penting ini juga dapat melindungi habitat di seluruh dunia. Menurut tim peneliti tersebut, beton yang sebagian terbuat dari ampas kopi juga lebih kuat dari beton tradisional.

Dalam penelitian yang dipublikasikan secara online di Journal of Cleaner Production pada 21 Juli 2023, para peneliti mengumpulkan ampas kopi bekas dari kafe-kafe lokal di Melbourne dan menyelidiki bagaimana proporsi dan perlakuan awal yang berbeda dari limbah kopi ini mempengaruhi sifat-sifat beton. Mereka menemukan bahwa mengganti 15 persen pasir dengan bubuk kopi yang diolah akan meningkatkan kekuatan tekan.

“Beton biasa terdiri dari bahan pengikat semen (campuran semen dan air), pasir, dan agregat kasar seperti kerikil dalam proporsi yang dirancang dengan baik tergantung pada aplikasi yang dimaksudkan,” kata Holmer Savastano Junior, seorang insinyur sipil di Universitas dari Sao Paulo Brasil.

Serangkaian reaksi hidrasi yang kompleks antara air dan senyawa dalam campuran semen menyebabkan beton terus mengeras, namun pasir juga memainkan peran penting. “Pasir dan agregat lainnya umumnya diidentifikasi sebagai bahan lembam dan tidak ikut serta dalam reaksi hidrasi ini. Tetapi mereka bertanggung jawab atas stabilitas, integritas, dan kinerja makrostruktur beton, mereka secara kasar dapat dibandingkan dengan elemen kerangka dalam tubuh kita," kata dia.

Dalam penelitian baru, para peneliti dengan cepat menemukan bahwa bubuk kopi mentah secara signifikan melemahkan beton yang dihasilkan. “Kopi bekas yang tidak diolah dapat melepaskan bahan kimia ke dalam campuran beton segar dan meracuni reaksi hidrasi kimia yang bertanggung jawab atas pengerasan tahap awal dan pengikatan semen,” kata Savastano. Namun, dengan menggunakan pengolahan kimia yang dikenal sebagai pirolisis, tim memperbaiki sifat limbah kopi ini dan mengubahnya menjadi pengganti pasir yang cocok yang mereka sebut kopi “biochar.”

Pirolisis melibatkan pemanasan bahan hingga suhu tinggi, dalam hal ini, 662 hingga 932 derajat Fahrenheit (350 hingga 500 derajat Celcius), untuk memecah molekul menjadi potongan-potongan kecil secara kimia. Perlakuan panas ini meningkatkan stabilitas bubuk kopi dan mencegah pelepasan bahan kimia yang menyabot reaksi hidrasi.

Namun biochar kopi juga memiliki beberapa keunggulan struktural yang penting. “Biochar kopi mempertahankan memori bahan limbah asli, porositas dan permeabilitasnya. Sifat-sifat ini memainkan peran penting dalam kinerja mekanis, dan akibatnya pada ketahanan material berbasis semen seperti beton," kata Savastano.

Struktur berpori meningkatkan daya rekat antara semen dan partikel kopi serta memerangkap kelembapan di dalam pori-pori biochar. Ini berarti, karena reaksi hidrasi yang bertanggung jawab untuk pengerasan beton secara bertahap menggunakan air dalam campuran, biochar kopi melepaskan kelembapan kembali ke beton di sekitarnya, memungkinkan reaksi penting ini berlanjut dan mencegah beton mengering dan retak.

Tim menyimpulkan bahwa mengganti 15 persen pasir dalam beton dengan biochar kopi yang diproduksi pada suhu 662 F memberikan peningkatan kekuatan terbaik. Saat ini, mereka sedang menyelidiki properti lain, termasuk kinerja jangka panjang, penyerapan air, ketahanan beku-cair, dan resistivitas listrik, dan berharap mulai bekerja dengan dewan lokal untuk menguji material baru ini di lapangan. Sumber: Live Science