تبدیل تفاله مرطوب قهوه به سوخت بیوچار پاک در ۹۰ ثانیه

اگر قهوه صبحگاهی شما می‌توانست خانه‌ای را گرم کند چه می‌شد؟ پژوهشگران کره جنوبی دستگاهی ساخته‌اند که کاری نزدیک به همین ایده انجام می‌دهد: این دستگاه تفاله مرطوب قهوه را تقریبا در همان زمانی که برای دم کردن فنجان دوم لازم است، به بیوچاری شبیه زغال‌سنگ تبدیل می‌کند.

این سامانه تفاله مرطوب قهوه را بدون نیاز به خشک‌کردن اولیه، در حدود ۹۰ ثانیه به بیوچاری شبیه زغال‌سنگ تبدیل می‌کند.

این دستگاه که در مؤسسه علوم زمین و منابع معدنی کره جنوبی توسعه یافته، از پیرولیز پلاسمای شعله‌ای استفاده می‌کند؛ فرایندی که با شعله‌های پلاسمایی شدید حاصل از گاز مایع و هوای فشرده انجام می‌شود. دما به حدود ۸۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌رسد و حرارت بالا آن‌قدر سریع به پسماند مرطوب حمله می‌کند که مرحله معمول و پرمصرف خشک‌سازی دیگر ضروری نیست.

این رطوبت که معمولا در تبدیل پسماند به انرژی دردسرساز است، در اینجا به محرک اصلی تغییر تبدیل می‌شود. وقتی آب محبوس ناگهان به بخار تبدیل می‌شود، فشار داخلی بالا می‌رود و پارگی‌های بسیار ریزی شبیه دانه‌های پف‌کرده درون تفاله‌ها شکل می‌گیرد. این ریزانفجارها منافذ را باز می‌کنند و کربنیزه‌شدن را سرعت می‌بخشند؛ در نتیجه بیوچاری بسیار متخلخل در کسری از زمان مورد نیاز روش‌های سنتی تولید می‌شود.

نتیجه فقط پردازش سریع‌تر نیست. پژوهشگران ارزش حرارتی بالاتری نزدیک به ۲۹ مگاژول بر کیلوگرم گزارش کرده‌اند؛ یعنی حدود ۳۳ درصد بیشتر از تفاله قهوه تصفیه‌نشده. محصول به‌دست‌آمده نیز در آزمون‌های احتراق رفتاری بسیار شبیه زغال‌سنگ آنتراسیت دارد. نکته شاید چشمگیرتر این است که مرحله پلاسما ظاهرا ترکیبات گوگردی را از بین می‌برد؛ بنابراین سوزاندن این بیوچار در مقایسه با برخی سوخت‌های فسیلی، دی‌اکسید گوگرد ناچیزی آزاد می‌کند.

فراتر از اعداد آزمایشگاهی، پیامدهای این فناوری کاملا کاربردی است. کافه‌ها، صنایع فرآوری مواد غذایی و شهرداری‌ها با پسماند آلی مرطوبی روبه‌رو هستند که خشک‌کردن و دفع آن هزینه‌بر است. یک مبدل فشرده و سریع می‌تواند هزینه‌های حمل‌ونقل و دفع را کاهش دهد و هم‌زمان یک مزاحمت شهری را به سوختی سبک، پرانرژی یا حتی اصلاح‌کننده خاک تبدیل کند.

یافته‌های کامل این پژوهش در نشریه مهندسی شیمی مستند شده است، اما پیام گسترده‌تر از هم‌اکنون روشن است: شیمی حرارتی و مهندسی هوشمند می‌توانند پسماندهای روزمره را با سرعت و در مقیاس بالا دوباره به کار بگیرند. پرسش‌های بعدی فنی و اقتصادی‌اند؛ اینکه این فرایند چگونه در مقیاس بزرگ اجرا می‌شود، انتشار چرخه عمر آن در مقایسه با سایر سوخت‌ها چقدر است و آیا این بیوچار به‌عنوان سوخت، مخزن کربن یا اصلاح‌کننده خاک بازار خود را پیدا خواهد کرد یا نه.

در هر صورت، هر قرص تفاله قهوه مصرف‌شده می‌تواند چیزی فراتر از خوراک کمپوست باشد؛ شاید تکه‌ای سریع و پاک از انرژی فردا.