به‌گزارش قدس آنلاین، وبگاه تِک‌اِکسپلور در گزارشی آورده است: هر سال مصرف جهانی قهوه بیش از ۱۰ میلیون تن تفاله تولید می‌کند که بیشتر آن‌ها در محل‌های دفن زباله ریخته یا سوزانده می‌شوند و باعث انتشار گازهای گلخانه‌ای و آلودگی محیط‌زیست می‌شوند.

تفاله قهوه ظرفیت بالایی برای تبدیل به انرژی دارد، اما رطوبت زیاد آن همیشه مانعی بزرگ بوده است. تبدیل آن به سوخت یا مواد کربنی معمولاً به خشک‌سازی پرهزینه نیاز دارد که بازیافت آن در مقیاس بزرگ صرفه اقتصادی ندارد.

فناوری جدید؛ بدون نیاز به خشک‌سازی

پژوهشگران مؤسسه علوم زمین و منابع معدنی کره (KIGAM) یک فناوری جدید به نام پیرولیز پلاسمای شعله‌ای/ (FPP) Flame Plasma Pyrolysis توسعه داده‌اند. پیرولیز به معنای تجزیه مواد آلی با حرارت بالا در غیاب اکسیژن است. این روش می‌تواند تفاله قهوه را بدون نیاز به خشک‌سازی یا جداسازی روغن، مستقیماً به بیوچار (نوعی زغال زیستی که از مواد گیاهی ساخته می‌شود) باکیفیت تبدیل کند و حتی با رطوبت حدود ۵۵ درصد نیز به‌خوبی کار می‌کند.

در این فرآیند، پلاسمای شعله‌ای با دمای حدود ۸۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد ایجاد می‌شود. گرمای شدید، رطوبت موجود در تفاله را به‌سرعت تبخیر می‌کند و انفجارهای ریزی به‌وجود می‌آورد که ساختار متخلخل و فرآیند کربنی‌شدن را تسریع می‌کنند. نکته جالب این است که در این روش، رطوبت نه تنها مزاحم نیست، بلکه به فعال‌سازی بخار و بهبود کیفیت محصول نهایی کمک می‌کند.

تبدیل کامل در ۹۰ ثانیه

پژوهشگران با بهینه‌سازی شرایط، موفق شدند تفاله قهوه را در عرض ۹۰ ثانیه به طور کامل به بیوچار تبدیل کنند و جرم آن را ۸۳٫۳ درصد کاهش دهند.

بیوچار تولیدشده دارای ارزش حرارتی ۲۹ مگاژول بر کیلوگرم(واحد اندازه‌گیری انرژی) است که حدود ۳۳ درصد بیشتر از تفاله اولیه و مقایسه‌پذیر با زغال سنگ باکیفیت (آنتراسیت) است.

این بیوچار همچنین دارای ویژگی‌های زیر است:

افزایش سه برابری کربن ثابت؛

حذف کامل ترکیبات گوگردی(جلوگیری از انتشار گازهای سمی)؛

افزایش سطح تماس که آن را برای استفاده به‌عنوان جاذب یا کربن فعال مناسب می‌کند؛

تولید حداقلی آلاینده‌های ثانویه مانند دود و مواد قیری.

سرعت فوق‌العاده بالا

این فناوری از نظر سرعت و مصرف انرژی مزایای چشمگیری دارد. در مقایسه با روش‌های معمول کربن‌سازی که ۱ تا ۶ ساعت زمان نیاز دارند، فرآیند جدید ۴۰ تا ۲۴۰ برابر سریع‌تر است. همچنین زمان پردازش آن نسبت به روش‌های دیگر بیش از ۲۰ برابر کاهش یافته است.

پژوهشگران تأکید می‌کنند که توانایی پردازش مستقیم مواد مرطوب بدون خشک‌سازی، یکی از مهم‌ترین مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی این فناوری است.

کاربردهای گسترده‌تر

این فناوری فقط به تفاله قهوه محدود نمی‌شود و می‌تواند برای انواع زباله‌های آلی با رطوبت بالا مانند پسماندهای غذایی، لجن فاضلاب و ضایعات کشاورزی نیز استفاده شود. پژوهشگران قصد دارند این فناوری را بهینه‌سازی کنند و آن را به مرحله تولید صنعتی برسانند.

یافته‌های این پژوهش در نشریه مهندسی شیمی/ Chemical Engineering Journal منتشر شده است.