چرا تفاله قهوه ارزش زیادی دارد؟ - وبلاگ بخار

به گزارش وبلاگ بخار، ایسنا نوشت: تحقیقات محققان بریتانیایی نشان می دهد تفاله های قهوه مصرف شده، سرشار از روغن ها و مواد مغذی هستند که می توان از آنها برای رشد ریزجلبک ها برای فراوری بیودیزل استفاده کرد.

فرقی نمی نماید کورتادو باشد یا دبل اسپرسو، هر فنجان قهوه تفاله فراوری می نماید. تفاله قهوه، پسماند قهوه پس از دم کردن آن در آخرین مرحله آماده سازی قهوه است. اگرچه معمولا تفاله ها دور ریخته می شوند، اما این نوع تفاله قهوه حاوی عناصر غذایی ارزشمندی هستند. محققان دانشگاه آستون در بریتانیا تصمیم گرفتند با دادن تفاله های قهوه به ریزجلبک ها، از آنها برای فراوری بیودیزل استفاده نمایند.

زیست دیزل یا بیودیزل یا بیوگازوئیل(Biodiesel) ، یک نوع سوخت غیر سمی، ایمن، تجدیدپذیر و تجزیه پذیر است که از منابع طبیعی نظیر روغن های گیاهی، روغن پسماند غذایی، چربی حیوانات و جلبک ها بدست می آید. این سوخت را می توان با گازوئیل مخلوط و در خودروهای گازوئیل سوز به کار برد.

چرا تفاله قهوه برای فراوری بیودیزل مناسب است؟

دکتر دکتر وسنا ناجدانوویچ(Vesna Najdanovic) محقق مطالعه گفت: تفاله قهوه استفاده شده حاوی مواد مغذی ارزشمندی برای پرورش ریزجلبک ها است. در واقع، آنها سرشار از روغن هایی هستند که ماده مغذی اصلی جلبک ها و بعلاوه بیودیزل هستند. تفاله های قهوه بین 10 تا 15 درصد روغن دارند. در مطالعه قبلی که به آنالیز راه های فراوری بیودیزل از آن پرداخته بودیم، پتانسیل آن را درک نموده بودیم. تفاله قهوه استفاده شده همچنان حاوی آنتی اکسیدان ها و پروتئین ها است و اینها نیز مواد مغذی هستند که به شکوفایی ارگانیسم ها یاری می نماید.

ناجدانوویچ و همکارش دکترجیاوی وانگ(Jiawei Wang) که یک مهندس شیمی بود، به عنوان بخشی از یک پروژه بین المللی که به وسیله صندوق تحقیقات چالش های دنیای که به وسیله تحقیقات و نوآوری بریتانیا حمایت مالی می شد، در دانشگاه استون بر روی این موضوع کار کردند.

این روزها بیودیزل بیشتر از محصولات کشاورزی تامین می گردد. درختان نخل به ویژه برای فراوری روغن نخل(که در صنایع غذایی و فراوری گازوئیل ارگانیک استفاده می گردد) قطع می شوند. منابع دیگر روغن سویا و آفتابگردان هستند. این اقدامات باعث تخریب منطقه ها وسیعی در جنوب شرقی آسیا می گردد و مسئول انتشار هزاران تن گازهای گلخانه ای در سال است. یکی از راهکارهای جایگزین، کشت ریزجلبک ها است.

نمونه ای از ریزجلبک های کشت شده به وسیله محققان دانشگاه آستون

ریز جلبک ها، جلبک های میکروسکوپی هستند که هم در آب شیرین و هم آب دریا یافت می شوند. ریز جلبک ها گونه های تک سلولی هستند که به صورت تکی، زنجیره ای یا گروهی زندگی می نمایند. با توجه به گونه، مقدار ریز جلبک ها از چند میکرومتر تا چند صد میکرومتر متغیر است. بر خلاف گیاهان، ریز جلبک ها ریشه، ساقه و برگ ندارند. ریز جلبک ها توانایی فتوسنتز دارند و نقش مهمی را در چرخه حیات کره زمین ایفا می نمایند و به طور میانگین نصف اکسیژن موجود در اتمسفر را فراوری می نمایند. بسیاری از این ریزجلبک ها موادی با خواص منحصر به فرد مانند کارتنوئیدها، آنتی اکسیدان ها، اسیدهای چرب، آنزیم ها، پلیمرها، پپتیدها، توکسین ها و استرول ها فراوری می نمایند. در این مطالعه دانشمندان بریتانیایی گونه ای جلبک به نام Chlorella vulgaris را به علت توانایی آن در مقاومت در برابر شرایط سخت و موجودات مهاجم انتخاب کردند.

تفاله قهوه

محققان دریافتند: مانند یک قطعه زمین، تفاله قهوه به عنوان خاک برای رشد ریزجلبک ها عمل می کرد. آب و نور تنها مواد مغذی بودند که جلبک های غنی از روغن را تغذیه می کردند. نورپردازی فرآیند رشد را تحریک می نماید زیرا جلبک ها از آن برای جذب دی اکسید کربن برای بالغ شدن استفاده می نمایند. پس از یک دوره اولیه رشد سریع، Chlorella vulgaris به مرحله بالغ شدن رسید. محققان در طول فرآیند از جلبک ها نمونه برداری کردند تا تمام پارامترها را پیگیری نمایند.

سپس، زمان برداشت است. زیست توده ابتدا با فیلتراسیون از آب خارج شده و سپس خشک می گردد. سپس، روغن های فراوری شده به وسیله زیست توده ریز جلبک ها را با استفاده از یک حلال آلی، با انجام استخراج به اصطلاح جامد-مایع، بازیابی می کنیم. به عبارت دیگر، حلال به طور انتخابی روغن ها را از زیست توده جامد استخراج می نماید، چیزی شبیه به آنچه در فرآیندهای دم آوری اتفاق می افتد و این فرایند شبیه به فرآیند قهوه سازی است، جایی که آب حلالی است که طعم ها را استخراج می نماید. در این مورد، حلال آلی روی روغن ها کار می نماید. این محقق شرح داد که در آن نقطه، روغن ها برای سنتز به سوخت بیودیزل آماده می شوند.

سطح کارایی بالاتر

ترکیب شیمیایی بیودیزل از استرهای متیل اسید چرب(FAME) تشکیل شده است. محققان دانشگاه آستون دریافتند که ساختار استرهای متیل اسید چرب(FAME) در سوخت مشتق شده از جلبک پایدار است.

ناجدانوویچ تاکید نمود: با این حال، برای مقایسه عملکرد آن با منابع سوخت بیودیزل معمولی، باید تحلیل ها و آزمایش های احتراق بیشتری انجام دهیم.

با این حال، به نظر می رسد که تفاله های قهوه نسبت به سایر روش های تغذیه جلبک ها امیدوارنماینده تر است. یک راه مرسوم برای انجام این کار، رشد ریزجلبک ها در آب است، جایی که ریزجلبک ها آزادانه در آب مخلوط با مواد مغذی غوطه ور می شوند. این روش خروجی بسیار رقیق، محتوای کل کمتر از یک درصد مواد جامد ارائه می دهد. در نتیجه، برداشت جلبک از این طریق یک فرآیند پرهزینه و انرژی بر است.

به همین علت، دانشمندان قبلا با ساختارهای جامد آزمایش کردند و جلبک ها را روی فوم پلی اورتان یا نایلون پرورش دادند. از یک طرف، ثابت شد که این یک سیستم بستر مناسب برای گیاهان است - که برداشت ارگانیسم ها را آسان تر می نماید - از طرف دیگر، جلبک ها برای رشد به مواد مغذی مکمل احتیاج داشتند. تفاله های قهوه مصرف شده به مقدار کافی مناسب و مغذی هستند و مهم تر از همه، هر روز و در همه جا فراوری می شوند.

قارچ، سوخت و سیاهی های مربوط به قهوه مصرف شده

هر روز 2.25 میلیارد فنجان قهوه در سراسر دنیا مصرف می گردد. هر یک از این افراد به طور میانه 11 گرم قهوه مصرف می نماید که به 18 میلیون تن تفاله قهوه در سال ختم می گردد. چندین ایده در خصوص چگونگی ارزش گذاری این جریان تفاله غنی از مواد مغذی به واقعیت تبدیل شد.

یک کارخانه بازیافت قهوه در بریتانیا در حال پردازش تفاله های قهوه مصرف شده برای تبدیل آنها به سیاهی های قهوه است. این شرکت ادعا کرد که سیاهی های گرم تر، طولانی تر می سوزند و نسبت به چوب های خشک شده در کوره سازگارتر با محیط زیست هستند. شرکت دیگری به نام British GroCycle از تفاله قهوه برای پرورش قارچ استفاده می نماید، زیرا تهیه بستری که احتیاجی به استریل سازی بیشتر ندارد آسان است و این موضوع در خصوص کشت قارچ معمولی نیز صدق می نماید.

شرکت بلژیکی PermaFungi نیز در حال پرورش قارچ در تفاله قهوه استفاده شده است. اخیرا این شرکت بلژیکی تصمیم گرفته تا از تفاله آن برای پرورش قارچ استفاده کند. ماهیانه بیش از دو هزار کیلوگرم قارچ به وسیله این شرکت کشت و برداشت می گردد. شرکت PermaFungi می تواند بیش از 20 تن از 18 میلیون تن تفاله قهوه فراوری شده در سال را بازیافت کند. شرکت PermaFungi می گوید این کار برای حذف دور ریختن تفاله قهوه طراحی شده است. تیم PermaFungi به جای اینکه اجازه دهند تفاله های قهوه در محل های دفن زباله جمع گردد، با دوچرخه به کافی شاپ های محلی در بروکسل می روند تا 100 کیلوگرم تفاله قهوه را از آنها جمع آوری نمایند. تفاله ها به مرکز رشد بازگردانده می شوند و در آنجا آنها را در کیسه هایی با کاه بسته بندی می نمایند تا یک خاک مغذی برای هاگ های قارچ ایجاد گردد. پس از حدود دو هفته در یک اتاق تاریک و مرطوب، کیسه ها به فضای روشن تری آورده می شوند، جایی که قارچ ها آغاز به جوانه زدن می نمایند. پس از برداشت، افراد قارچ ها را به فروشگاه ها و رستوران های ارگانیک تحویل می دهند.

این یک فرآیند دایره ای است که در آن محصولات جانبی به جای هدر رفتن مجددا استفاده می شوند.

شرکت Dunkin Donuts از تفاله های قهوه مصرف شده برای فراوری بیودیزل هایی که انرژی خانه ها را تامین می نماید، استفاده می نماید و اکنون استون نیز به یک پیشرفت ریزجلبکی دست یافته است. ریزجلبک ها متعلق به نسل سوم مواد خام هستند، به این معنی که آنها با محصولاتی مانند سویا و کلزا که برای غذا استفاده می شوند، رقابت نمی نمایند. این واقعیت که آنها می توانند در زمین های غیر کشاورزی فراوری شوند نیز یک مزیت بزرگ است.

پودر قهوه یا قدرت قهوه؟

تا به حال، تمام آزمایشات در آزمایشگاه های این دانشگاه انجام می شد. به منظور درک امکان سنجی واقعی این روش، باید آزمایشات آن را بزرگ تر کرد. این مهندس شیمی در سرانجام اضافه نمود: تحقیقات بیشتر به ما یاری می نماید تا نکات فنی برداشت، فرآوری و فراوری بیودیزل را کشف کنیم. این به آزمایش رشد در مقیاس یک کارخانه آزمایشی یاری می نماید. علاوه بر این، ما باید همه جنبه های مالی از هزینه های سرمایه گذاری اولیه گرفته تا تجهیزات و بازگشت سرمایه را در نظر بگیریم. و اینکه با زیست توده حاصل چه باید کرد، سوال دیگری است. ما در پی فرصت ها و شرکت هایی هستیم که ممکن است به این نوع تحقیقات علاقه مند باشند. زیست توده یا زی توده یا بیومس(Biomass) یک منبع تجدیدپذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می آید. به طورکلی، زباله هایی که منشأ زیستی داشته باشند و از تکثیر سلولی پدید آمده باشند را زیست توده نامند.

5858