Vedci našli spôsob, ako kávovú usadeninu premeniť na kvalitné palivo za 90 sekúnd
Vedci ukázali, že mokrá kávová usadenina sa dá za 90 sekúnd premeniť na pevné palivo s vlastnosťami podobnými kvalitnému uhliu.
Kávová usadenina väčšinou skončí v koši. Vedci z Južnej Kórey však ukázali, že tento odpad môže dostať druhú šancu. Vyvinuli technológiu, ktorá premení mokrú kávovú usadeninu na kvalitné pevné palivo už za 90 sekúnd. Nový postup pritom preskočí jednu z najnáročnejších častí celého procesu, sušenie.
Práve vysoký obsah vody doteraz brzdil využitie kávového odpadu vo veľkom. Vedci teraz prišli s riešením, ktoré môže znížiť náklady aj spotrebu energie. Každý rok ľudia na celom svete vyprodukujú viac než 10 miliónov ton použitej kávovej usadeniny. Veľká časť skončí na skládkach alebo v spaľovniach, kde prispieva k produkcii skleníkových plynov. Zároveň pritom ide o materiál, ktorý obsahuje pomerne veľké množstvo energie.
Doterajšie technológie však narážali na jeden problém. Čerstvá kávová usadenina obsahuje približne 55 percent vody, čiže pred samotným spracovaním ju preto museli výrobcovia najskôr vysušiť. Tento krok spotreboval veľa energie, predĺžil celý proces a výrazne zvýšil náklady. Výskumníci z Kórejského inštitútu geovedných a nerastných zdrojov preto navrhli úplne iný prístup.
Pomocou špeciálnej metódy dokážu vedci použiť aj mokrú kávovú usadeninu
Vyvinuli technológiu, ktorá sa nazýva plazmová pyrolýza v plameni, skrátene, FPP. Systém vytvorí plazmový plameň s teplotou približne 800 až 900 stupňov Celzia pomocou spaľovania skvapalneného ropného plynu a stlačeného vzduchu. Najväčšia výhoda spočíva práve v tom, že mokrú biomasu nemusí nikto najskôr sušiť.
Počas spracovania vysoká teplota bleskovo premení vodu ukrytú vo vnútri častíc na paru. Tlak prudko narastie a vytvorí jav, ktorý vedci prirovnali k praskaniu pukancov. Mikroskopické „výbuchy“ narušia štruktúru materiálu, urýchlia proces karbonizácie a vytvoria množstvo drobných pórov. Voda už teda nepredstavuje prekážku, naopak, pomôže chemickým reakciám a prispeje ku kvalite výsledného produktu.
Neprehliadni
Celý proces trval iba 90 sekúnd, pričom hmotnosť materiálu klesla o viac než 83 percent. Oveľa dôležitejšie však ostali vlastnosti výsledného biouhlia. Jeho výhrevnosť dosiahla 29 megajoulov na kilogram, pričom pôvodná kávová usadenina ponúkla približne 21,8 megajoulu na kilogram. Vedci tak dosiahli nárast približne o tretinu. Výsledné palivo sa navyše svojimi vlastnosťami priblížilo antracitu, teda jednému z najkvalitnejších druhov čierneho uhlia.
Kávové palivo ponúklo aj veľa ďalších výhod
Výskumníci zaznamenali aj ďalšie zaujímavé zmeny. Obsah pevného uhlíka sa takmer strojnásobil. Zo vzorky zároveň úplne zmizli zlúčeniny síry, takže pri spaľovaní nevzniknú oxidy síry, ktoré zhoršujú kvalitu ovzdušia.
Výrazne narástla aj pórovitosť materiálu. Povrch biouhlia zväčšil svoju plochu z približne 1,5 na viac než 115 štvorcových metrov na gram. Takáto vlastnosť otvorí dvere aj ďalším možnostiam využitia, napríklad materiál môže poslúžiť pri výrobe aktívneho uhlia alebo filtračných systémov, ktoré zachytia nežiaduce látky z vody či vzduchu. Vedci zároveň zaznamenali iba minimálnu tvorbu dymu a dechtu, čo predstavuje ďalšiu výhodu oproti niektorým starším postupom.
Nová technológia nezažiarila iba kvalitou výsledného paliva. Výrazne zrýchlila aj samotné spracovanie. Bežná hydrotermálna karbonizácia potrebuje jednu až šesť hodín. Nový postup zvládol rovnakú úlohu 40- až 240-krát rýchlejšie. V porovnaní s procesom známym ako torrefakcia dosiahol viac než dvadsaťnásobné zrýchlenie.
Autori zároveň upozornili, že systém nevyužil energeticky náročné elektrické plazmové zariadenia. Potrebnú plazmu vytvorilo samotné spaľovanie paliva, čo znížilo celkovú spotrebu energie. Vedci nevidia využitie iba pri káve. Rovnaký princíp by mohol poslúžiť aj pri ďalších druhoch organického odpadu s vysokým obsahom vody. Patria medzi ne zvyšky potravín, čistiarenské kaly či poľnohospodársky odpad.
Kompaktné rozmery zariadenia zároveň umožnia jeho nasadenie priamo tam, kde odpad vznikne. Takýto prístup by obmedzil náklady na prepravu aj sušenie materiálu.
„Táto technológia priniesla nový pohľad na odpad. Už ho nemusíme vnímať iba ako problém, ale aj ako cenný zdroj energie,“ hovorí vedúci štúdie, Taejun Park.
Zároveň dodal, že ďalší vývoj sa zameria na rozšírenie technológie na ďalšie druhy mokrého organického odpadu a na jej prispôsobenie priemyselnému využitiu. Ak ďalšie testy potvrdia súčasné výsledky, podobné zariadenia by v budúcnosti mohli nájsť miesto aj mimo laboratórií.
