Выпил кофе — получил топливо: кофейную гущу превратили в аналог антрацита

Учёные из Южнокорейского института геонаук и минеральных ресурсов (KIGAM) разработали необычный способ превращать кофейную гущу в высокоэнергетическое топливо всего за полторы минуты. При этом технология не требует предварительной сушки отходов — одного из самых дорогих и энергозатратных этапов переработки биомассы.

Изображение: Grok/National Research Council of Science & Technology (NST)

В основе разработки лежит система плазменного пиролиза (Flame Plasma Pyrolysis). С её помощью насыщенные влагой кофейные отходы превращаются в биоуголь, по своим свойствам сопоставимый с антрацитом — одним из самых качественных видов каменного угля.

Обычно высокая влажность серьёзно осложняет переработку органических отходов. Перед получением топлива сырьё приходится долго сушить, расходуя дополнительную энергию и увеличивая стоимость процесса. Южнокорейские инженеры решили обойти это ограничение, используя плазменное пламя с температурой около 800–900 °C.

Более того, вода в данном случае не мешает процессу, а помогает ему. Попадая в раскалённую среду, влага внутри частиц кофейной гущи мгновенно превращается в пар. Возникающее давление буквально разрывает материал изнутри, создавая эффект миниатюрных взрывов. Исследователи назвали это явление «эффектом попкорна».

Благодаря такому механизму структура биомассы быстро разрушается, становится более пористой и значительно быстрее превращается в углеродистый материал. Весь процесс занимает около 90 секунд.

Полученный биоуголь показал впечатляющие характеристики. Его теплота сгорания достигает 29 МДж на килограмм — примерно на треть выше, чем у исходной кофейной гущи. При этом содержание связанного углерода увеличилось почти втрое: с 15,6% до 46,2%.

Технология обладает и экологическими преимуществами. В ходе обработки полностью удаляются соединения серы, благодаря чему при последующем сжигании топлива не образуется диоксид серы — один из вредных загрязнителей атмосферы. Кроме того, процесс сопровождается значительно меньшим количеством дыма и смол по сравнению с традиционными методами термической переработки.

Учёные отмечают, что полученный материал может использоваться не только как топливо. Из-за высокой пористости он также подходит для производства активированного угля, промышленных сорбентов и различных систем фильтрации.

Ещё одно важное преимущество новой технологии — скорость работы. Для сравнения: гидротермальная карбонизация обычно занимает от одного до шести часов, а торрефикация требует не менее 30 минут. Южнокорейская установка справляется с той же задачей менее чем за две минуты.

По мнению авторов проекта, технология может найти применение далеко за пределами переработки кофейной гущи. Аналогичным способом можно утилизировать пищевые отходы, осадки сточных вод и различные сельскохозяйственные остатки, превращая проблемный мусор в полезный энергетический ресурс.

©  iXBT