دانشمندان موفق به کشف راهکاری شگفت‌انگیز و کارآمد شده‌اند که با آن می‌توان میلیون‌ها تنضایعات قهوه به سوختتبدیل کرد و آن‌ها را به منبعی ارزشمند برای انرژی پایدار تبدیل نمود.

روزانه میلیون‌ها فنجانقهوهدر سراسر جهان نوشیده می‌شود و بخش عمده‌ای از دانه‌های قهوه به‌شکل پسماند دور ریخته می‌شود که این حجم عظیم ازقهوه دورریزفرصتی بزرگ برای تولید انرژی‌های تجدیدپذیر و مواد شیمیایی با ارزش پدید آورده است. پژوهشگران دانشگاه Universitat Rovira i Virgili – URV روشی کارآمد برای بازیابی روغن از ضایعات قهوه مصرف‌شده ارائه کرده‌اند که در عین حال، امکان استفاده از مواد باقیمانده برای کاربردهای صنعتی دیگر را نیز فراهم می‌آورد. این کشف که در نشریه Biomass and Bioenergy منتشر شده است، پتانسیل چشمگیر ضایعات قهوه را که سالانه در حدود ۱۰ میلیون تن در سراسر جهان تولید می‌شود، به نمایش می‌گذارد؛ این ضایعات تقریباً ۱۵ درصد چربی (لیپید) دارند که می‌تواند برای تولید سوخت زیستی (بیودیزل) به‌کار رود.

کشف روشی کارآمد برای بازیابی روغن از ضایعات قهوه

تیم پژوهشی از دپارتمان مهندسی شیمی دانشگاه URV، سه متغیر اصلی را برای تعیین بهترین شیوه بازیابی روغن‌های ارزشمند از ضایعات قهوه بررسی کردند: دمای استخراج، مدت زمان فرآیند، و نسبت حلال به ضایعات قهوه. آن‌ها از حلال «ان-هگزان» استفاده کردند و در نهایت شرایط بهینه را تعیین کردند. به گفته ماگدالنا کونستانتی، ما دریافتیم که شرایط بهینه برای استخراج، دمای ۴۵ درجه سانتی‌گراد به مدت ۶۰ دقیقه، با نسبت ۳۵ میلی‌لیتر هگزان به ازای هر گرم پسماند خشک است.

• چرا جهان هنوز برای تولید برق به زغال سنگ متکی است؟
• چین باتری آبی ساخت که می‌تواند بیش از ۳۰۰ سال دوام بیاورد
• احیای باتری‌های لیتیوم یونی فرسوده با یک روش جدید؛ 95 درصد ظرفیت اولیه بازگشت
• بنزین مصنوعی کربن‌خنثی در راه است؛ سوختی ارزان که از هوا ساخته می‌شود

با استفاده از این روش، محققان توانستند تقریباً ۹۰ درصد روغنی را که با روش استاندارد آزمایشگاهی Soxhlet استخراج می‌شد، بازیابی کنند. در حالی که ساکسله روشی مؤثر است، اما معمولاً زمان‌برتر بوده، انرژی بیشتری مصرف می‌کند و برای عملیات صنعتی در مقیاس بزرگ کمتر کاربردی است. رویکرد جدید همچنین روغن به‌مراتب پاک‌تری با تنها ۰٫۳ درصد ناخالصی تولید کرد، در حالی که در روش ساکسله این میزان ۳٫۹ درصد بود. ترکیب اسیدهای چرب روغن استخراج شده، به‌ویژه اسیدهای لینولئیک و پالمیتیک، نشان می‌دهد که این روغن پتانسیل بالایی برای استفاده در تولیدسوخت زیستیدارد.

ضایعات قهوه، فراتر از سوخت زیستی

بازیابی روغن تنها بخشی از این فرصت است. دانشمندان همچنین به‌دنبال اطمینان از این بودند که استخراج چربی‌ها به مواد باقیمانده قهوه، که حاوی ترکیباتی برای تولید سوخت‌ها و مواد شیمیایی بیشتر هستند، آسیبی نرساند. فرنسسک مدینا، یکی از محققان این مطالعه، تأکید کرد: «در مطالعه ما همچنین نشان می‌دهیم که استخراج روغن به این معنی نیست که بقیه مواد قابل استفاده برای کاربردهای دیگر نیستند.» هدف اصلی، حفاظت از اجزای ساختاری پسماندهای قهوه، معروف به lignocellulosic matrix بود. این ماتریس حاوی سلولز، همی‌سلولز و لیگنین است که می‌توانند به محصولاتی مانند بیواتانول، اسید لاکتیک، پلی‌هیدروکسی‌آلکانوات‌ها، ترکیبات فنولیک و مواد اولیه سوخت‌های پایدار هوانوردی تبدیل شوند. در واقع، حذف روغن می‌تواند فرآوری مواد باقیمانده را آسان‌تر کند، زیرا چربی‌ها می‌توانند مانعی برای رسیدن حلال‌ها و کاتالیست‌ها به سایر اجزای مفید گیاهی ایجاد کنند.

رویکردی ساده‌تر به تولید سوخت زیستی پایدار

تیم تحقیقاتی روش‌های پیشرفته‌تر استخراج، از جمله تکنیک‌های استفاده از امواج فراصوت یا مایکروویو را نیز بررسی کردند، اما هیچ یک از این روش‌ها بهبود کلی قابل‌توجهی ارائه نکردند. با در نظر گرفتن خلوص روغن، کارایی استخراج، نیازهای انرژی و پتانسیل مقیاس‌پذیری صنعتی، روش متداول دسته‌ای با استفاده از ان-هگزان در شرایط متوسط، به‌عنوان گزینه متعادل‌تر و کارآمدتر شناخته شد. این ترکیب از کارایی و عملی بودن می‌تواند این روش را در بیورفاینری‌ها (تأسیساتی که مواد بیولوژیکی را بهسوختمواد شیمیایی و سایر محصولات تبدیل می‌کنند) بسیار مفید سازد.

• کشف تازه ناسا از حیات باستانی در مریخ؛ مولکول‌های پیچیده کربنی در دهانه جزرو پیدا شدند
• ۱۲ فناوری باتری که آینده انرژی را در دهه آینده تغییر می‌دهند
• راز بزرگ پلوتو و تیتان؛ کشف ماده‌ای که دانشمندان در هیچ کجای جهان ندیده‌اند!
• چین سیاه‌ترین رنگ خودرویی جهان را ساخت که 99.9 درصد نور را جذب می‌کند!

این تحقیق همچنین از هدف گسترده‌تر ایجاداقتصاد چرخشیحمایت می‌کند؛ در این اقتصاد، مواد دورریختنی برای ایجاد ارزش اضافی دوباره استفاده می‌شوند. این رویکرد به‌ویژه در صنایعی که به دنبال جایگزین‌های سوخت تجدیدپذیر هستند، از جمله حمل‌ونقل سنگین که برق‌رسانی آن دشوار است، بسیار مهم است. دانیل مونتانه، دیگر محقق این پروژه، توضیح می‌دهد: «هدف ما تبدیل یک محصول زائد که معمولاً کمتر از آن استفاده می‌شود، به انواع حامل‌های انرژی و محصولات شیمیایی زیستی است تا تأثیرات زیست‌محیطی مرتبط با انباشت آن را کاهش دهیم.» یافته‌ها نشان می‌دهند که ضایعات قهوه می‌تواند در نهایت به یک منبع مهم برای تولید سوخت‌های تجدیدپذیر و سایر مواد با ارزش تبدیل شود و از این پسماند روزمره، منبعی با کاربردهای صنعتی متعدد بسازد.