Valorization of coffee waste with Moroccan clay to produce a porous red ceramics (class BIII)

Abstract

This work proposes an effective solution for the recycling of coffee waste by incorporating it (10, 20 and 30 wt.%) as a secondary material with clay (Cretaceous deposit of Moroccan Meseta) to produce porous lightweight ceramics (class BIII) whose quality is similar to that of ceramic materials with insulating character. The applied raw materials were characterized in terms of their composition (XRD, XRF, IR), microstructural analysis (polarized microscope) and thermal behavior (TDA/TGA). The ceramic materials resulted after firing at 1150 °C, were investigated regarding the phases composition, structural characteristics and physical properties of technological interest. In fact, the thermal treatment at 1150 °C gives samples having the following technological characteristics: P = 42.81%, d = 1.46 g/cm3, λ = 0.39 W/m K, WA = 29.25% and F.S = 10.75 MPa. The combination of XRD and polarized microscope, allowed a better analysis of the mineralogical and structural evolution after sintering at 1150 °C. Resumen: Este trabajo propone una solución efectiva para el reciclaje de residuos de café incorporándolo (10, 20 y 30% .wt) como material secundario con arcilla (depósito cretácico de la Meseta marroquí) para producir cerámicas ligeras porosas (clase BIII) cuya calidad es similar a la de los materiales cerámicos con carácter aislante. Las materias primas aplicadas se caracterizaron en términos de su composición (XRD, XRF, IR), análisis microestructural (microscopio polarizado) y comportamiento térmico (TDA / TGA). Los materiales cerámicos obtenidos después de la cocción a 1150 ̊ C, fueron investigados sobre la composición de las fases, las características estructurales y las propiedades físicas de interés tecnológico. De hecho, el tratamiento térmico a 1150 ̊ C da muestras que tienen las siguientes características tecnológicas: P = 42.81%, d = 1.46 g / cm3, λ = 0.39 W / m × K, WA = 29.25% y F.S = 10.75 MPa. La combinación de XRD y microscopio polarizado permitió un mejor análisis de la evolución mineralógica y estructural después de la sinterización a 1150 ̊ C. Keywords: Clay, Coffee waste, Mineralogy, Firing, Ceramic properties, Palabras clave: Arcilla, Residuos de café, Mineralogía, Tratamiento térmico, Propiedades cerámicas