رها منفرد
گروه علم و فناوری

تولید سوخت از پسماندهای مرطوب یکی از چالش‌های پژوهشگران محسوب می‌شود چراکه رطوبت بالا همواره یکی از موانع اصلی در بازیافت انرژی از زباله‌های آلی محسوب می‌شود. اما حالا محققان پژوهشگران مؤسسه علوم زمین و منابع معدنی کره (KIGAM) با روشی خاص موفق شده‌اند تفاله‌های مرطوب قهوه را در کمتر از 2 دقیقه به سوختی با ویژگی‌هایی مشابه زغال‌سنگ تبدیل کنند.
 این فناوری، یکی از چالش‌های اصلی در بازیافت زیست‌توده یعنی رطوبت بالای پسماندهای آلی را برطرف و درعین حال، امکان تولید سوخت تجدیدپذیر را نیز فراهم می‌کند. هرچند این پژوهش فعلاً بر تفاله‌های قهوه تمرکز دارد، اما پژوهشگران معتقدند این فناوری می‌تواند برای طیف گسترده‌ای از پسماندهای مرطوب از جمله ضایعات غذایی، لجن فاضلاب و بقایای کشاورزی به کار رود و صنایع از آنها به‌عنوان منبعی ارزشمند برای تولید انرژی بهره ببرند.
بسیاری از فناوری‌های موجود برای تبدیل زیست‌توده، پیش از هر چیز نیازمند مرحله‌ای جداگانه برای خشک‌کردن مواد هستند؛ مرحله‌ای که مصرف انرژی و هزینه‌ها را به‌طور قابل توجهی افزایش می‌دهد. اما در این روش، تفاله‌های قهوه که معمولاً به دلیل رطوبت زیاد به‌سختی قابل بازیافت هستند، بدون نیاز به مرحله پرهزینه پیش‌خشک‌کردن، مستقیماً به «بیوچار» یا «زغال‌زیستی» تبدیل می‌شوند که از نظر تولید انرژی، همسنگ زغال سنگ است. پژوهشگران معتقدند این فناوری می‌تواند هم هزینه‌های دفع زباله‌های آلی را کاهش دهد و هم راهی تازه برای تبدیل پسماندها به منابع انرژی فراهم کند.
اما در روش جدید، با استفاده از فرآیندی خاص و احتراق گاز مایع و هوای فشرده، دمایی حدود ۸۰۰ تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد ایجاد می‌شود که این دما امکان پردازش مستقیم زیست‌توده مرطوب را فراهم می‌کند. دراین فرآیند، آب موجود در ذرات قهوه به سرعت به بخار تبدیل می‌شود و فشار داخلی ایجاد می‌کند. این فشار باعث انفجارهای بسیار کوچک در ساختار ماده می‌شود؛ پدیده‌ای که محققان آن را «اثر پاپ‌کورن» نامیده‌اند. این انفجارهای میکروسکوپی ساختار زیست‌توده را می‌شکنند، تخلخل آن را افزایش می‌دهند و فرآیند کربن‌سازی را سرعت می‌بخشند و تبدیل کامل ماده، تنها ۹۰ ثانیه انجام می‌شود؛ در حالی که مدت زمان کربن‌سازی با روش‌های رایج، بین یک تا شش ساعت زمان نیاز دارد. بیوچار تولیدشده حدود ۲۹مگاژول بر کیلوگرم انرژی تولید می‌کند که حدود ۳۳ درصد بیشتر از تفاله قهوه خام و معادل عملکرد زغال سنگ آنتراسیت است.همچنین محتوای کربن ثابت در این ماده تقریباً سه برابر شده و از ۱۵.۶ درصد به ۴۶.۲ درصد افزایش می‌یابد. درعین حال ترکیبات گوگردی طی فرآیند به‌طور کامل حذف می‌شوند؛ موضوعی که می‌تواند از انتشار گاز دی‌اکسید گوگرد هنگام سوختن جلوگیری و به کاهش آلودگی هوا کمک کند. همچنین ساختار بسیار متخلخل این بیوچار باعث می‌شود این ماده علاوه بر کاربرد به‌عنوان سوخت، در حوزه‌های دیگری ازجمله تولید کربن فعال، فیلترهای صنعتی و مواد جاذب برای تصفیه نیز قابل استفاده باشد. در این فرآیند در مقایسه با روش‌های متداول تبدیل زیست‌توده، دود و قیر کمتری هم تولید می‌کند.
یکی دیگر از مزیت‌های مهم این فناوری سرعت بالای آن است. در حالی که برخی روش‌های رایج مانند کربنیزاسیون ممکن است بین یک تا شش ساعت زمان نیاز داشته باشند و فرآیندهای سوزاندن نیز حدود نیم ساعت طول بکشند، سیستم جدید تبدیل کامل ماده را در کمتر از دو دقیقه انجام می‌دهد. بعلاوه، به دلیل استفاده از پلاسمای حاصل از احتراق، مصرف انرژی آن نیز نسبت به دستگاه‌های پلاسمایی متکی بر برق کمتر است. پژوهشگران در گام‌های بعدی قصد دارند این فناوری را برای دیگر پسماندهای آلی نیز آزمایش کنند و شرایط را برای استفاده در مقیاس صنعتی و تجاری فراهم آورند.