Исследователи из Корейского института наук о Земле и минеральных ресурсов (KIGAM) представили инновационный метод превращения влажной кофейной гущи в высококалорийный биоуголь. Главным достижением ученых стало сокращение времени обработки отходов до 90 секунд, при этом технология эффективно решает проблему высокой влажности сырья, которая ранее требовала затратной предварительной сушки.
Разработанный метод, получивший название пиролиза в пламени плазмы (flame plasma pyrolysis), позволяет использовать жмых с содержанием влаги до 55%. В отличие от классических способов переработки, здесь влажная гуща подается непосредственно в зону плазменного факела при атмосферном давлении.
Установка функционирует на смеси пропана, бутана и сжатого воздуха, генерируя пламя с температурой 800–900 °C. Высокий нагрев приводит к моментальному испарению воды внутри частиц, что провоцирует микроскопические взрывы — так называемый «эффект попкорна». В процессе этого кратковременного воздействия сырье одновременно высушивается, карбонизируется и приобретает пористую структуру. Таким образом, влага не препятствует пиролизу, а становится активным участником процесса.
По результатам испытаний, теплотворная способность полученного биоугля достигает 29,0 МДж/кг, что приближает его по энергетической эффективности к антрациту (для сравнения, у исходной гущи этот показатель составляет 21,8 МДж/кг). Также значительно меняется химический состав и физические свойства материала:
- Доля связанного углерода возрастает с 15,6% до 46,2%.
- Удельная поверхность материала увеличивается с 1,5 до 115,4 м²/г.
- Масса исходного сырья при обработке сокращается на 83,3%.
Помимо высокой энергетической плотности, новый биоуголь практически не содержит серных соединений, что делает его сжигание более экологичным и минимизирует выбросы вредных оксидов. Также отмечается чистота самого процесса — при переработке выделяется минимум дыма и смолистых веществ.
Новый метод демонстрирует впечатляющую скорость: если традиционная гидротермальная карбонизация требует от 1 до 6 часов, а торрефикация — десятки минут, то южнокорейская установка справляется за полторы минуты. С учетом того, что ежегодно в мире генерируется свыше 10 млн тонн кофейных отходов, эта разработка имеет огромный потенциал для масштабирования. Исследователи уверены, что технология применима не только к кофейной гуще, но и к другим видам влажной органики, включая сельскохозяйственные отходы и осадки сточных вод. В будущем компактность подобных систем позволит внедрять их непосредственно в местах сбора отходов, однако сейчас проект находится на стадии доработки оборудования для полноценного промышленного внедрения.
