تفاله قهوه، سوخت آینده میشود
به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از «سایتکدیلی» (SciTechDaily)؛ هر فنجان قهوه، پس از مصرف، مخزنی پنهان از انرژی را بر جای میگذارد. تفاله مرطوب قهوه که پس از دمکردن دور ریخته میشود، همچنان حاوی روغنهای ارزشمندی است که میتوان آنها را به زیستدیزل تبدیل کرد؛ در حالی که کربوهیدراتها و دیگر ترکیبات موجود در آن میتوانند برای تولید سوختهای تجدیدپذیر، زیستپلاستیکها و مواد شیمیایی صنعتی مورد استفاده قرار گیرند.
پژوهشگران دانشگاه «روویرا ای ویرژیلی» (URV) اکنون روشی نسبتا ساده برای بازیابی بخش قابلتوجهی از این روغن شناسایی کردهاند؛ روشی که به باقیمانده ماده آسیب نمیزند. این رویکرد میتواند به تبدیل تفاله قهوه مصرفشده از یک مشکل گسترده مربوط به پسماند به یک ماده خام چندمنظوره برای پالایشگاههای زیستی کمک کند.
این مطالعه که در نشریه Biomass and Bioenergy منتشر شده است، بر حجم عظیم پسماند تولیدشده توسط صنعت جهانی قهوه تمرکز داشت. سالانه حدود ۱۰ میلیون تن متریک (حدود ۱۱ میلیون تن آمریکا) دانه قهوه تولید میشود، اما در فرایند دمآوری تنها بخشی از مواد موجود در هر دانه قهوه وارد نوشیدنی میشود. بخش زیادی از ماده جامد باقیمانده پس از دمآوری دور ریخته میشود.
این پسماند از نظر شیمیایی بههیچوجه فاقد ارزش نیست. تفاله قهوه مصرفشده حدود ۱۵ درصد لیپید دارد و به همین دلیل میتواند منبع بالقوه مفیدی برای تأمین روغن مورد نیاز تولید زیستدیزل باشد. با این حال، بازیابی کارآمد روغن تنها بخشی از این چالش است. یک فرایند بیش از حد شدید میتواند به سلولز، همیسلولز، لیگنین و دیگر اجزای ارزشمند باقیمانده آسیب برساند.
یافتن نقطه بهینه برای استخراج روغن
ازاینرو، تیم دانشگاه URV به دنبال شرایطی بود که ضمن به حداکثر رساندن بازیابی روغن، باقیمانده تفاله را برای پردازشهای بعدی حفظ کند. خورخه اف. رومرو، آلبرتو تامپیری، دانیل مونتانه، ماگدالنا کنستانتی و فرانسیسک مدینا، همگی از گروه مهندسی شیمی دانشگاه URV، بررسی کردند که دمای استخراج، مدت زمان فرایند و میزان حلال چگونه بر نتیجه تأثیر میگذارند.
آنها از «ان-هگزان» (n-hexane) استفاده کردند؛ حلالی که معمولا برای جداسازی چربیها به کار میرود. پژوهشگران ترکیبهای مختلفی از این سه متغیر را آزمایش کردند تا مشخص شود این عوامل چگونه بر یکدیگر اثر میگذارند.
ماگدالنا کنستانتی، یکی از نویسندگان مطالعه، توضیح میدهد: « ما دریافتیم که شرایط بهینه شامل دمای ۴۵ درجه سانتیگراد (۱۱۳ درجه فارنهایت) به مدت ۶۰ دقیقه و استفاده از ۳۵ میلیلیتر هگزان به ازای هر گرم تفاله قهوه خشکشده است».
در این شرایط، روش جدید حدود ۹۰ درصد از روغنی را بازیابی کرد که با روش استاندارد استخراج سوکسله به دست میآید؛ روشی آزمایشگاهی که به بازده بالای استخراج شهرت دارد. با این حال، روش جدید به زمان و انرژی کمتری نیاز داشت و برای استفاده صنعتی عملیتر ارزیابی شد.
استخراج پاکتر و کارآمدتر
روغن بازیابیشده همچنین بهطور قابلتوجهی خالصتر بود. این روغن تنها ۰.۳ درصد ناخالصی داشت، در حالی که میزان ناخالصی روغن تولیدشده با استخراج سوکسله ۳.۹ درصد بود. خلوص بیشتر میتواند نیاز به پالایش اضافی پیش از تبدیل روغن به سوخت را کاهش دهد.
ترکیب اسیدهای چرب نیز در شرایط مختلف آزمایش ثابت باقی ماند. اسیدهای لینولئیک و پالمیتیک اجزای غالب بودند؛ ترکیبی که از ظرفیت این ماده بهعنوان خوراک اولیه تولید زیستدیزل حمایت میکند.
با این حال، ارزش گستردهتر این مطالعه در چیزی است که پس از استخراج روغن باقی میماند.
فرانسیسک مدینا، پژوهشگر گروه مهندسی شیمی که در این تحقیق مشارکت داشت، میگوید: «در مطالعه خود همچنین نشان میدهیم که استخراج روغن به این معنا نیست که باقیمانده ماده، دیگر نمیتواند برای کار دیگری مورد استفاده قرار گیرد».
مواد ارزشمند پس از حذف روغن باقی میمانند
این تیم عمدا ساختار لیگنوسلولزی تفاله قهوه را حفظ کرد. این ساختار گیاهی حاوی سلولز، همیسلولز و لیگنین است که میتوانند بهعنوان مواد اولیه برای تولید محصولاتی از جمله زیستاتانول، اسید لاکتیک، پلیهیدروکسیآلکانواتها، ترکیبات فنولی و پیشسازهای سوخت هوانوردی پایدار مورد استفاده قرار گیرند.
حتی حذف چربی میتواند مراحل بعدی را آسانتر کند. روغنها ممکن است سطح زیستتوده را بپوشانند و توانایی حلالها، آنزیمها یا کاتالیزورها را برای دسترسی به ترکیبات درون آن کاهش دهند. با حذف این مانع، بدون آنکه تغییر قابلتوجهی در ساختار تفاله قهوه ایجاد شود، روش استخراج تفاله را برای فرایندهای تبدیل بعدی آمادهتر باقی میگذارد.
پژوهشگران همچنین این روش را با استخراج به کمک امواج فراصوت و استخراج به کمک امواج مایکروویو مقایسه کردند. این فناوریها میتوانند آزادسازی اولیه روغن را سرعت ببخشند، اما زمانی که خلوص روغن، مصرف انرژی، کارایی و دشواری توسعه فرایند در مقیاس صنعتی در کنار یکدیگر در نظر گرفته شدند، برتری کلی مشخصی ارائه نکردند.
به همین دلیل، تیم پژوهشی به این نتیجه رسید که استخراج نوبتی با استفاده از ان-هگزان در شرایط متوسط، ممکن است برای یک پالایشگاه زیستی بزرگتر، عملیترین توازن را فراهم کند؛ در چنین پالایشگاهی، تفاله قهوه به جای آنکه فقط برای یک هدف پردازش شود، میتواند به چندین محصول مفید تبدیل شود.
سوخت رسانی به صنایعی که برق رسانی به آنها دشوار است
این رویکرد میتواند بهویژه برای تولید انرژی تجدیدپذیر در بخشهایی مفید باشد که برقیسازی آنها دشوار است؛ از جمله حملونقل سنگین و هوانوردی. به جای تکیه بر یک محصول نهایی، یک پالایشگاه زیستی مبتنی بر تفاله قهوه میتواند تقریبا از تمام بخشهای این پسماند ارزش استخراج کند.
دانیل مونتانه، پژوهشگر همین گروه که در این تحقیق نیز مشارکت داشت، توضیح داد که پژوهشگران از این طریق میتوانند «یک محصول پسماند را که معمولا کمتر مورد استفاده قرار میگیرد، به انواع حاملهای انرژی و محصولات شیمیایی زیستپایه تبدیل کنند و اثرات زیستمحیطی ناشی از انباشت آن را کاهش دهند».
انتهای پیام/
