Кофейная гуща стала топливом: за 90 секунд она превращается в твердый биоуголь

✦ ИИ  Этот пост, предположительно, был создан при помощи искусственного интеллекта
Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Каждый год на планете выбрасывается около 10 млн тонн отработанного кофе, и большая его часть идет после отработки в мусорный бак, а далее на свалки или в мусоросжигательные заводы, несмотря на то, что она всё ещё содержит полезную энергию. Только представьте какое количество отработанного кофе выбрасывается в обычной кофейне в день, а если учесть объем всех кофеень, а если за год? Это огромное количество сырья, которое просто выбрасывается, хотя могло бы быть переработано и принести пользу.

Автор: Pexels Источник: www.pexels.com

Исследователи из Южной Кореи нашли способ превратить эти размокшие остатки кофе в высококачественный биоуголь — твердое топливо, богатое углеродом, при этом процесс занимает всего 90 секунд. Технология работает без предварительной сушки кофейной гущи, тем самым преодолевая одно из сложнейших препятствий, которое долгое время делало переработку этих отходов дорогостоящей и энергоемкой затеей, совершенно нерентабельной по итогу.

Влага отработанного кофе стала преимуществом

Большинство методов переработки кофейных отходов в топливо сначала сушат кофейную гущу, которая обычно содержит около 55% влаги. Эта стадия сушки потребляет большое количество энергии, настолько большое, что по итогу энергия, получаемая в виде твердого топлива, часто не оправдывает затраченных усилий. Зачем тратить больше, чтоб получить меньше?

Группа ученых из Корейского института минеральных ресурсов и геологических наук (KIGAM) совместно с организацией GodTech Co., Ltd. изобрела способ переработки, называемый пламенно-плазменным пиролизом (FPP). Разработанная установка генерирует плазменное пламя, которое поднимает температуру до уровня 800-900 °C, исходным материалом для которого послужил сжиженный нефтяной газ (СНГ), вместе со сжатым воздухом, а не ресурсозатратные и энергоемкие приборы, как в других установках подобного рода.

При нагнетании температуры вода, содержащаяся в кофейной гуще, быстро преобразуется в пар. Давление внутри частиц кофе нарастает до тех пор, пока микроскопические «взрывы» не разрушат эти частицы, (подобно тому как взрывается попкорн), образуя сеть пор и ускоряя карбонизацию. При таком методе вода не замедляет процесс, а наоборот способствует его активации.

Исследователи сообщают, что этот метод обработки практически не производит дыма или биомасла.

Система плазмы пламени при нагнетании атмосферного давления.
Система плазмы пламени при нагнетании атмосферного давления.
Автор: Chemical Engineering Journal Источник: www.sciencedirect.com

Топливо сравнимо с антрацитом

При оптимальном времени воздействия в 1,5 мин процесс позволил уменьшить массу материала на 83,3% и произвести биоуголь с показателем теплотворной способности материала 29,0 мдж/кг, а это выше на 33%, чем у кофейной гущи, и сравнимо по показателям с антрацитовым углем.

Количество связанного углерода содержащегося в биоугле увеличилось практически в 3 раза, с 15,6% до 46,2%. В результате процесса из смеси полностью удалили серу, а это означает, что топливо не будет выделять оксиды серы при сгорании. Сера в топливе может образовывать ее оксиды (SOx), которые способствуют загрязнению воздуха, кислотным дождям, раздражению дыхательных путей и коррозии в котлах или выхлопных системах. Удаление серы также снижает потребность в дополнительном оборудовании для контроля загрязнения.

Одновременно с этим площадь поверхности материала увеличилась с 1,5 до 115,4 квадратных метров на грамм, что делает его потенциальным исходным материалом для активированного угля и промышленных адсорбентов.

Исследование также показало, что продление обработки более чем 90 секунд снижает качество топлива, поскольку чрезмерный нагрев начинает повреждать структуру углерода.

Эволюция пористой структуры SCG в зависимости от времени воздействия плазменной обработки. (a) Изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), при различном времени воздействия. (b) Схема,иллюстрирующая трансформацию от непористой исходной SCG к пиковой пористости и последующему разрушению при длительной обработке.
Эволюция пористой структуры SCG в зависимости от времени воздействия плазменной обработки. (a) Изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), при различном времени воздействия. (b) Схема, иллюстрирующая трансформацию от непористой исходной SCG к пиковой пористости и последующему разрушению при длительной обработке.
Автор: Chemical Engineering Journal Источник: www.sciencedirect.com

Исследователи утверждают, что новый процесс значительно сокращает время производства. Гидротермальная карбонизация, еще один метод обработки влажной биомассы, стандартно длится от 1 до 6 часов. Термическая обработка (торрефикация) обычно длится более 30 минут. Для сравнения, разработанный ими пламенно-плазменный пиролиз завершает этот процесс всего за полторы минуты.

Такая экономия времени достигается как раз за счет того, что процесс не требует предварительной сушки сырья перед началом обработки и использует плазму, сгенерированную в процессе сгорания топлива в системе. Кроме того эта система также способна снизить общие энергозатраты и упростить производственные процессы.

Команда считает, что этот подход в конечном итоге может быть использован для переработки и других органических отходов содержащих высокий уровень влажности, например, пищевые отходы, такие субстанции как осадок сточных вод или сельскохозяйственные остатки. Его компактная конструкция может сделать его подходящим для децентрализованных мусоросжигательных заводов, расположенных вблизи мест образования отходов, что позволит снизить транспортные и перерабатывающие затраты.

Изображение в превью:
Автор: Pexels
Источник: www.pexels.com

1 комментарий

Zebr_X
Попахивает «Нью-Васюками» из анекдота. Скорость сушки почти никак не влияет на то сколько на это требуется энергии, в топливе нет серы — зато в процессе обработки получаем разом и её, и всё остальное «ненужное». В конце концов, сколько отходов кофе производит средний город и во что встанет их сбор и доставка до места переработки? Их конечно вывозят так или иначе, но стоит ли выделять утилизацию именно этого продукта относительно остального мусора, пригодного к сжиганию?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Муравьед питается насекомыми, но его „объятия“ могут быть смертельными. Как он защищается от хищников

У гигантского муравьеда нет ни одного зуба. Он питается муравьями и термитами, не умеет быстро бегать на большие расстояния и большую часть дня проводит в поисках насекомых. Длинная морда,...

Как супервспышки на Солнце спасли молодую Землю от вечных льдов: новое объяснение теплого климата в архее

Около четырех миллиардов лет назад, в архейскую и катархейскую эры, Солнце излучало значительно меньше тепла, чем сегодня. Согласно моделям звездной эволюции, в ядре молодой звезды водород только...

Животные появились на 200 миллионов лет раньше: как они выжили на Земле-снежке

В науке о развитии жизни на Земле есть фундаментальное противоречие, которое десятилетиями разделяет геологов, палеонтологов и генетиков. Вопрос звучит просто: когда именно на нашей планете...

Почему динго не стали домашними собаками, хотя тысячи лет жили рядом с людьми

Если посмотреть на динго, трудно сразу понять, чем он отличается от обычной собаки. Рыжеватая шерсть, стоячие уши, вытянутая морда, пушистый хвост. Внешне он напоминает помесь нескольких знакомых...

Обзор программатора домофонных ключей RFID и iButton RW-1990 и TMC-02

Сделать дубликат домофонного ключа рано или поздно приходится многим владельцам квартир. Потеря, поломка или необходимость выдать ключ нескольким членам семьи — причины могут быть...

Побег от цивилизации с комфортом: что посмотреть на Азорских островах в осенний сезон

Рано или поздно каждый человек, оглядываясь, понимает: пора уходить от людей. В лес, в горы — неважно, главное, чтобы в радиусе километра надоедать могли только птички. Но в поисках...