นักวิทย์เกาหลีใต้เปลี่ยน "กากกาแฟ" เป็นฉนวนกันความร้อนประสิทธิภาพสูงเทียบเท่าโฟม

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งชาติชอนบุก (Jeonbuk National University หรือ JBNU) ประเทศเกาหลีใต้ ค้นพบวิธีการนำกากกาแฟที่เหลือทิ้งมาใช้ประโยชน์ใหม่ โดยเปลี่ยนให้เป็นวัสดุฉนวนกันความร้อนสำหรับอาคารที่มีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับวัสดุที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน 

ในแต่ละวันทั่วโลกมีการบริโภคกาแฟมากถึง 2.25 พันล้านถ้วย ซึ่งทำให้เกิดขยะกากกาแฟจำนวนมหาศาล โดยส่วนใหญ่มักถูกนำไปเผาหรือฝังกลบ ซึ่งส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม

ซอง ยุน คิม (Seong Yun Kim) วิศวกรวัสดุจาก JBNU ระบุว่า "งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่าขยะที่มีอยู่มากมายสามารถนำมาเพิ่มมูลค่า (Upcycle) เป็นวัสดุชั้นดีที่ทำงานได้ดีเยี่ยมเทียบเท่าฉนวนเชิงพาณิชย์ และยังมีความยั่งยืนมากกว่า"

สำหรับกระบวนการผลิต ทีมวิจัยได้นำกากกาแฟไปอบแห้งที่อุณหภูมิ 80 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 สัปดาห์ จากนั้นนำไปเผาที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างวัสดุที่อุดมไปด้วยคาร์บอนซึ่งเรียกว่าไบโอชาร์ (Biochar)

ต่อมาไบโอชาร์จะถูกนำไปผสมกับตัวทำละลายที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ได้แก่ น้ำ เอทานอล และโพรพิลีนไกลคอล เพื่อป้องกันไม่ให้รูพรุนอุดตัน รวมเข้ากับพอลิเมอร์ธรรมชาติที่เรียกว่าเอทิลเซลลูโลส (Ethyl cellulose) ก่อนจะนำส่วนผสมที่เป็นผงไปบีบอัดและให้ความร้อนจนกลายเป็นวัสดุคอมโพสิต

ความลับของวัสดุนี้อยู่ที่รูพรุนซึ่งทำหน้าที่ดักจับอากาศ ทำให้เป็นฉนวนกันความร้อนที่มีประสิทธิภาพสูง

โดยวัสดุคอมโพสิตจากกากกาแฟของทีม JBNU มีค่าการนำความร้อนต่ำเพียง 0.04 วัตต์ต่อเมตรต่อเคลวิน ซึ่งต่ำกว่าเกณฑ์มาตรฐานที่ 0.07

ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการเพื่อจำลองการบล็อกความร้อนส่วนเกินจากแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคา พบว่าวัสดุใหม่นี้สามารถรักษาความเย็นได้สม่ำเสมอ และมีประสิทธิภาพเทียบเท่ากับโฟมโพลีสไตรีน (Expanded polystyrene) ซึ่งเป็นหนึ่งในวัสดุฉนวนเชิงพาณิชย์ที่ดีที่สุดในปัจจุบัน

จุดเด่นที่สำคัญที่สุด คือ วัสดุใหม่นี้ทำมาจากแหล่งวัสดุหมุนเวียน ไม่เหมือนกับโพลีสไตรีนที่เป็นพอลิเมอร์สังเคราะห์จากเชื้อเพลิงฟอสซิล ซึ่งสร้างผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมหาศาลทั้งในกระบวนการผลิตและการกำจัด

โดยจากการทดสอบความสามารถในการย่อยสลายทางชีวภาพ พบว่าวัสดุจากกาแฟนี้สามารถย่อยสลายได้ โดยมีน้ำหนักลดลงมากกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ หลังจากผ่านไปเพียง 3 สัปดาห์ ในขณะที่โพลีสไตรีนแทบไม่มีการเปลี่ยนแปลงเลยในช่วงเวลาเดียวกัน

งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Biochar ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนของเสียให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้จริง ไม่เพียงแต่ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุสำหรับการกันความร้อนในอาคาร แต่ยังเป็นการสนับสนุนแนวคิดเศรษฐกิจหมุนเวียน (Circular Economy) และลดภาระทางสิ่งแวดล้อมได้อีกด้วย