Van koffiedik naar isolatiemateriaal: ‘werkt net zo goed als piepschuim’

Elk jaar belandt er wereldwijd zo’n acht miljoen ton koffiedik in de verbrandingsoven of op de vuilnisbelt. Zonde, vonden onderzoekers van de Jeonbuk National University in Zuid-Korea. Zij maakten er isolatiemateriaal van: net zo effectief als piepschuim, maar dan zonder de fossiele brandstoffen en biologisch afbreekbaar.

Schrijf je in voor de nieuwsbrief! Ook elke dag vers het laatste wetenschapsnieuws in je inbox? Of elke week? Schrijf je hier in voor de nieuwsbrief!

Het klinkt simpel: neem koffiedik, verhit het tot 700 graden Celsius, en het verandert in een lichte koolstofkorrel, verwerk dat tot een composiet en je bent klaar. Maar in de praktijk is dat complexer.

Luchtzakjes houden warmte vast

Isolatiematerialen werken doordat ze lucht vasthouden. Lucht geleidt warmte namelijk heel slecht, dus hoe meer kleine luchtzakjes er in een materiaal zitten, hoe beter het isoleert. Ruw koffiedik doet dat maar matig. Door het te verkolen (verhitten zonder zuurstof) verandert de structuur: er ontstaan veel meer kleine holtes, waardoor het materiaal lichter wordt.

Het volgende probleem: als je koolstofkorrels mengt met een bindmiddel om er een composiet van te maken, loopt dat bindmiddel de holtes in en gooit het de boel dicht. Dat werd opgelost door de korrels eerst voor te weken in propyleenglycol, een bio-afbreekbare vloeistof die ook in cosmetica en voedsel voorkomt. Die bezet tijdelijk de holtes, zodat het bindmiddel er niet in kan. Eenmaal verdampt, zijn de luchtzakjes gewoon terug.

Niet te heet

Hoe heter het koffiedik verhit wordt, hoe meer luchtzakjes je krijgt. Meer luchtzakjes, betere isolatie, dat lijkt heel logisch. Toch is dit niet zo. Bij 900 graden Celsius krijg je weliswaar meer luchtzakjes, maar dan ontstaat er een materiaal dat zelf weer heel goed geleid. Dit materiaal, grafiet, ontstaat vooral bij hogere temperaturen. Juist die warmtegeleiding  is wat je niet wil in isolatiemateriaal. Verhitting op 700 graden bleek het de ideale temperatuur.

Uiteindelijk werkt het eindresultaat even goed als piepschuim en voldoet het ruimschoots aan de normen voor effectieve isolatiematerialen.

Nog een lange weg te gaan

De experimenten vonden plaats in een lab, met kleine proefstukjes. Of het productieproces ook op industriële schaal werkt en wat dat kost, laat het onderzoek onbeantwoord. Koffiedik is bovendien een grondstof die per merk en bereidingswijze verschilt, wat de beheersing van het proces lastiger kan maken.

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: