Исследователи из Корейского института наук о Земле и минеральных ресурсах (KIGAM) разработали способ превращения влажной спитой кофейной гущи (кофейного жмыха) в высококалорийный биоуголь всего за 90 секунд. До сих пор высокая влажность такого сырья считалась серьёзной проблемой, поскольку требовала предварительной энергоёмкой сушки. Южнокорейские учёные предложили решение, позволяющее перерабатывать кофейные отходы практически сразу после их сбора едва ли не в любой кофейне.
Разработанная технология получила название пиролиза в пламени плазмы (flame plasma pyrolysis). В отличие от традиционных методов переработки биомассы, она позволяет работать с сырьём, содержащим около 55 % влаги, без предварительной сушки или обезжиривания. Влажная кофейная гуща сразу подаётся в зону плазменного факела при атмосферном давлении.
Установка использует сжиженный нефтяной газ — смесь пропана и бутана — и сжатый воздух, создавая плазменное пламя с температурой 800–900 °C. При таком нагреве вода внутри частиц мгновенно испаряется, создавая внутреннее давление и вызывая микровзрывы, известные как «эффект попкорна». В результате одновременно происходят сушка, карбонизация и формирование пористой структуры. Таким образом, влага, которая обычно мешает пиролизу, в данном случае способствует протеканию процесса.
При оптимальных условиях масса исходного сырья уменьшалась на 83,3 %, а теплотворная способность полученного биоугля достигала 29,0 МДж/кг против 21,8 МДж/кг у исходной кофейной гущи. Этот показатель сопоставим с характеристиками антрацита. Доля связанного углерода увеличилась почти втрое — с 15,6 % до 46,2 %, а удельная поверхность материала выросла с 1,5 до 115,4 м²/г. По данным авторов, соединения серы удалялись практически полностью, что должно снижать выбросы оксидов серы при сжигании. Кроме того, процесс сопровождался минимальным образованием дыма и смолистых побочных продуктов.
По скорости новый метод значительно превосходит традиционные способы переработки влажной биомассы. Если гидротермальная карбонизация обычно занимает от одного до шести часов, а торрефикация требует десятков минут, то здесь весь процесс укладывается в полторы минуты. Исследователи полагают, что технология может применяться не только для кофейной гущи, которой в мире ежегодно образуется более 10 млн тонн, но и для других влажных органических отходов, включая пищевые отходы, осадки сточных вод и сельскохозяйственную биомассу.
Благодаря компактности и высокой скорости установки переработку можно будет организовывать непосредственно рядом с источниками отходов. Однако для промышленного внедрения технологии ещё потребуется дополнительная оптимизация оборудования и производственных процессов.