Кофейный жмых в топливо за 90 секунд

Ученые из Корейского института геологических наук и минеральных ресурсов (KIGAM) разработали технологию, которая позволяет всего за полторы минуты превращать влажный кофейный жмых в высококалорийный биоуголь. Разработка может стать новым решением для переработки органических отходов и производства возобновляемого топлива.

Проблема кофейных отходов становится все более актуальной. По оценкам ученых, ежегодно в мире образуется более 10 млн тонн использованного кофейного жмыха. Большая часть этих отходов отправляется на полигоны или сжигается, что сопровождается выбросами парниковых газов.

Несмотря на высокое содержание органического углерода, переработка кофейного жмыха долгое время оставалась экономически сложной задачей. Основное препятствие — высокая влажность. Обычно такие отходы необходимо предварительно сушить, что требует значительных затрат энергии.

Корейские специалисты предложили отказаться от этого этапа. В основе новой технологии лежит метод плазменного пиролиза Flame Plasma Pyrolysis (FPP). В специальной установке создается плазменное пламя температурой около 800–900 градусов Цельсия, которое воздействует непосредственно на влажную биомассу.

При нагреве вода внутри частиц мгновенно превращается в пар, вызывая микровзрывы, напоминающие процесс приготовления попкорна. Этот эффект не только ускоряет удаление влаги, но и способствует образованию пористой структуры материала, улучшая его характеристики.

По данным разработчиков, полный цикл переработки занимает всего 90 секунд. За это время масса материала уменьшается более чем на 80%, а полученный биоуголь приобретает теплотворную способность около 29 мегаджоулей на килограмм. Для сравнения, исходный кофейный жмых имеет показатель около 22 мегаджоулей на килограмм, а конечный продукт по энергетической ценности приближается к антрациту.

Дополнительным преимуществом технологии стало практически полное удаление сернистых соединений, что позволяет снизить выбросы оксидов серы при последующем использовании топлива.

Ученые также отмечают значительное увеличение удельной поверхности материала — с 1,5 до 115 квадратных метров на грамм. Это открывает возможности использования полученного продукта не только в качестве топлива, но и как сырья для производства сорбентов, фильтров и других углеродных материалов.

По сравнению с существующими методами переработки влажной биомассы новая технология работает в десятки раз быстрее. Если гидротермальная карбонизация обычно занимает от одного до шести часов, то плазменный пиролиз выполняет ту же задачу менее чем за две минуты.

Разработчики считают, что технология может быть адаптирована не только для кофейного жмыха. В перспективе ее планируется использовать для переработки пищевых отходов, осадков сточных вод и сельскохозяйственных остатков.

По мнению авторов работы, подобные компактные установки способны стать основой локальных систем переработки отходов непосредственно в местах их образования, снижая затраты на транспортировку и помогая превращать органические отходы в ценный энергетический ресурс.