تبدیل تفاله‌های خیس قهوه به سوخت در ۹۰ ثانیه

یک فرآیند جدید پلاسمایی، تفاله‌های مرطوب قهوه را تنها در عرض ۹۰ ثانیه به سوخت تبدیل می‌کند.

به گزارش ایسنا، یک فرآیند جدید با نیروی پلاسما، تفاله‌های مرطوب قهوه را در کمتر از دو دقیقه به سوختی شبیه به زغال سنگ تبدیل می‌کند.

دانشمندان فرآیند جدیدی مبتنی بر پلاسما را به نمایش گذاشته‌اند که ضایعات مرطوب قهوه را بدون هیچ گونه عملیات خشک کردن به «بیوچار» با کارایی بالا تبدیل می‌کند.

این فناوری می‌تواند یکی از بزرگترین چالش‌ها در بازیافت زیست‌توده را برطرف کند و در عین حال منبع ارزشمندی از سوخت تجدیدپذیر ایجاد کند.

این سیستم که توسط محققان موسسه علوم زمین و منابع معدنی کره جنوبی(KIGAM) توسعه یافته است، تفاله‌های قهوه غنی از رطوبت را در کمتر از دو دقیقه به بیوچار غنی از کربن تبدیل می‌کند.

ماده حاصل، محتوای انرژی قابل مقایسه‌ای با زغال سنگ آنتراسیت ارائه می‌دهد و مسیری بالقوه برای تبدیل زباله‌های سخت‌بازیافت به منابع مفید ارائه می‌دهد.

محققان معتقدند که این فناوری می‌تواند به کاهش هزینه‌های دفع زباله کمک کند و در عین حال فرصت‌هایی را برای سیستم‌های غیرمتمرکز تبدیل زباله به انرژی گسترش دهد.

تبدیل رطوبت به یک دارایی ارزشمند

رطوبت بالا، تلاش‌های طولانی‌مدتی را برای بازیابی انرژی از زباله‌های آلی، پیچیده کرده است. اکثر فناوری‌های تبدیل زیست‌توده قبل از پردازش به یک مرحله خشک کردن جداگانه نیاز دارند که هزینه‌ها و مصرف انرژی را افزایش می‌دهد.

تیم تحقیقاتی KIGAM سیستم پیرولیز پلاسمای شعله خود را برای رفع این نیاز طراحی کرد. این فرآیند از شعله‌های پلاسمای تولید شده از طریق احتراق گاز مایع و هوای فشرده استفاده می‌کند. این شعله‌ها به دمایی بین تقریباً ۱۴۷۰ تا ۱۶۵۰ درجه فارنهایت می‌رسند و به سیستم اجازه می‌دهند تا زیست‌توده مرطوب را مستقیماً پردازش کند.

در این روش، رطوبت به جای جلوگیری از تبدیل، به پیشبرد فرآیند کمک می‌کند. همانطور که آب محبوس شده در ذرات قهوه به سرعت به بخار تبدیل می‌شود، فشار ایجاد می‌شود و انفجارهای میکروسکوپی ایجاد می‌کند. محققان این پدیده را به عنوان «اثر پاپ کورن» توصیف می‌کنند. انفجارها ساختار زیست‌توده را از هم می‌پاشند، تخلخل را افزایش می‌دهند و کربنیزاسیون را تسریع می‌کنند.

این سیستم در شرایط بهینه تنها در ۹۰ ثانیه به تبدیل کامل دست یافت.

عملکرد قابل رقابت با زغال سنگ

بیوچار حاصل ارزش حرارتی ۲۹ مگاژول بر کیلوگرم را ارائه داد که تقریباً ۳۳ درصد بیشتر از تفاله قهوه تصفیه نشده است.

محققان می‌گویند این ماده مشابه با زغال سنگ آنتراسیت عمل می‌کند. این عملیات همچنین محتوای کربن ثابت را تقریباً ۳ برابر کرد و آن را از ۱۵.۶ درصد به ۴۶.۲ درصد افزایش داد.

در عین حال، ترکیبات گوگرد را به طور کامل حذف کرد و به جلوگیری از انتشار گوگرد دی اکسید در حین احتراق کمک کرد.

محققان بهبود قابل توجه دیگری را در ساختار این ماده مشاهده کردند. سطح ویژه آن به طرز چشمگیری افزایش یافت و یک محصول کربنی بسیار متخلخل ایجاد کرد. این ویژگی‌ها می‌تواند بیوچار را فراتر از کاربردهای سوختی مفید کند.

کاربردهای بالقوه شامل تولید کربن فعال، سیستم‌های فیلتراسیون و مواد جاذب صنعتی است. این فرآیند همچنین در مقایسه با روش‌های مرسوم تصفیه زیست‌توده، دود و قیر کمتری تولید می‌کند.

مسیری سریع‌تر برای بازیابی منابع

سرعت، یکی از مزایای کلیدی این فناوری است. سیستم‌های کربن‌سازی هیدروترمال اغلب به یک تا ۶ ساعت برای پردازش زیست‌توده نیاز دارند، در حالی که فرآیند سوزاندن می‌تواند ۳۰ دقیقه یا بیشتر طول بکشد.

پیرولیز پلاسمای شعله‌ای تبدیل را در کمتر از دو دقیقه تکمیل می‌کند. محققان می‌گویند که این سیستم همچنین با استفاده از پلاسمای تولید شده توسط احتراق به جای دستگاه‌های پلاسمای پرمصرف برق، تقاضای انرژی را کاهش می‌دهد.

اگرچه این مطالعه بر روی تفاله‌های قهوه مصرف شده متمرکز بود، اما محققان معتقدند که این فناوری می‌تواند سایر جریان‌های زباله با رطوبت بالا، از جمله زباله‌های غذایی، لجن فاضلاب و پسماندهای کشاورزی را نیز پردازش کند.

دکتر تائه‌جون پارک(Taejun Park)، نویسنده اصلی این مطالعه گفت که این فناوری روش جدیدی برای مشاهده زباله‌های آلی ارائه می‌دهد. صنایع می‌توانند به جای برخورد با آنها به عنوان یک مشکل دفع، از آنها به عنوان منبع انرژی و مواد کربنی ارزشمند استفاده کنند.

این تیم قصد دارد این فرآیند را به انواع دیگر زباله‌ها گسترش دهد و بهینه‌سازی آن را برای استقرار در مقیاس تجاری ادامه دهد.

این مطالعه در Chemical Engineering Journal منتشر شده است.

*