تاریخ انتشار : ۱۴۰۱/۰۹/۲۱ ساعت ۱۳:۱۱
کد مطلب : ۳۷۴۷۲۷
چرا تفاله قهوه ارزش زیادی دارد؟
گروه علمی: تحقیقات محققان بریتانیایی نشان می‌دهد تفاله‌های قهوه مصرف شده، سرشار از روغن‌ها و مواد مغذی هستند که می‌توان از آنها برای رشد ریزجلبک‌ها برای تولید بیودیزل استفاده کرد.فرقی نمی‌کند کورتادو باشد یا دبل اسپرسو، هر فنجان قهوه تفاله تولید می‌کند. تفاله قهوه، پسماند قهوه پس از دم کردن آن در آخرین مرحله آماده‌سازی قهوه است. اگرچه معمولا تفاله‌ها دور ریخته می‌شوند، اما این نوع تفاله قهوه حاوی عناصر غذایی ارزشمندی هستند. محققان "دانشگاه آستون" در بریتانیا تصمیم گرفتند با دادن تفاله‌های قهوه به ریزجلبک‌ها، از آنها برای تولید بیودیزل استفاده کنند.
زیست‌دیزل یا بیودیزل یا بیوگازوئیل(Biodiesel) ، یک نوع سوخت غیر سمی، ایمن، تجدیدپذیر و تجزیه‌پذیر است که از منابع طبیعی نظیر روغن‌های گیاهی، روغن پسماند غذایی، چربی حیوانات و جلبک‌ها بدست می‌آید. این سوخت را می‌توان با گازوئیل مخلوط و در خودروهای گازوئیل سوز به کار برد.
چرا تفاله قهوه برای تولید بیودیزل مناسب است؟
دکتر " دکتر وسنا ناجدانوویچ"(Vesna Najdanovic) محقق مطالعه گفت: تفاله قهوه استفاده شده حاوی مواد مغذی ارزشمندی برای پرورش ریزجلبک‌ها است. در واقع، آنها سرشار از روغن‌هایی هستند که ماده مغذی اصلی جلبک‌ها و همچنین بیودیزل هستند. تفاله‌های قهوه بین ۱۰ تا ۱۵ درصد روغن دارند. در مطالعه قبلی که به بررسی راه‌های تولید بیودیزل از آن پرداخته بودیم، پتانسیل آن را درک کرده بودیم. تفاله قهوه استفاده شده همچنان حاوی آنتی اکسیدان‌ها و پروتئین‌ها است و اینها نیز مواد مغذی هستند که به شکوفایی ارگانیسم‌ها کمک می‌کند.ناجدانوویچ و همکارش دکتر"جیاوی وانگ"(Jiawei Wang) که یک مهندس شیمی بود، به عنوان بخشی از یک پروژه بین‌المللی که توسط صندوق تحقیقات چالش‌های جهانی که توسط تحقیقات و نوآوری بریتانیا حمایت مالی می‌شد، در دانشگاه استون بر روی این موضوع کار کردند.
این روزها بیودیزل بیشتر از محصولات کشاورزی تامین می‌شود. درختان نخل به ویژه برای تولید روغن نخل(که در صنایع غذایی و تولید گازوئیل ارگانیک استفاده می‌شود) قطع می‌شوند. منابع دیگر روغن سویا و آفتابگردان هستند. این اقدامات باعث تخریب مناطق وسیعی در جنوب شرقی آسیا می‌شود و مسئول انتشار هزاران تن گازهای گلخانه‌ای در سال است. یکی از راهکارهای جایگزین، کشت ریزجلبک‌ها است.
نمونه‌ای از ریزجلبک‌های کشت شده توسط محققان دانشگاه آستون
ریز جلبک‌ها، جلبک‌های میکروسکوپی هستند که هم در آب شیرین و هم آب دریا یافت می‌شوند. ریز جلبک‌ها گونه‌های تک سلولی هستند که به صورت تکی، زنجیره‌ای یا گروهی زندگی می‌کنند. با توجه به گونه، اندازه ریز جلبک‌ها از چند میکرومتر تا چند صد میکرومتر متغیر است. بر خلاف گیاهان، ریز جلبک‌ها ریشه، ساقه و برگ ندارند. ریز جلبک‌ها توانایی فتوسنتز دارند و نقش مهمی را در چرخه حیات کره زمین ایفا می‌کنند و به طور میانگین نصف اکسیژن موجود در اتمسفر را تولید می‌کنند. بسیاری از این ریزجلبک‌ها موادی با خواص منحصر به فرد مانند کارتنوئیدها، آنتی‌اکسیدان‌ها، اسیدهای چرب، آنزیم‌ها، پلیمرها، پپتیدها، توکسین‌ها و استرول‌ها تولید می‌کنند. در این مطالعه دانشمندان بریتانیایی گونه‌ای جلبک به نام "Chlorella vulgaris" را به دلیل 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 ریزجلبک‌ها عمل می‌کرد. آب و نور تنها مواد مغذی بودند که جلبک‌های غنی از روغن را تغذیه می‌کردند. نورپردازی فرآیند رشد را تحریک می‌کند زیرا جلبک‌ها از آن برای جذب دی اکسید کربن برای بالغ شدن استفاده می‌کنند. پس از یک دوره اولیه رشد سریع، "Chlorella vulgaris" به مرحله بالغ شدن رسید. محققان در طول فرآیند از جلبک‌ها نمونه برداری کردند تا تمام پارامترها را پیگیری کنند.
سپس، زمان برداشت است. زیست توده ابتدا با فیلتراسیون از آب خارج شده و سپس خشک می‌شود. سپس، روغن‌های تولید شده توسط زیست توده ریز جلبک‌ها را با استفاده از یک حلال آلی، با انجام استخراج به اصطلاح جامد-مایع، بازیابی می‌کنیم. به عبارت دیگر، حلال به طور انتخابی روغن‌ها را از زیست توده جامد استخراج می‌کند، چیزی شبیه به آنچه در فرآیندهای دم‌آوری اتفاق می‌افتد و این فرایند شبیه به فرآیند قهوه‌سازی است، جایی که آب حلالی است که طعم‌ها را استخراج می‌کند. در این مورد، حلال آلی روی روغن‌ها کار می‌کند. این محقق توضیح داد که در آن نقطه، روغن‌ها برای سنتز به سوخت بیودیزل آماده می‌شوند.
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 کرد: با این حال، برای مقایسه عملکرد آن با منابع سوخت بیودیزل معمولی، باید تحلیل‌ها و آزمایش‌های احتراق بیشتری انجام دهیم.
با این حال، به نظر می‌رسد که تفاله‌های قهوه نسبت به سایر روش‌های تغذیه جلبک‌ها امیدوارکننده‌تر است. یک راه مرسوم برای انجام این کار، رشد ریزجلبک‌ها در آب است، جایی که ریزجلبک‌ها آزادانه در آب مخلوط با مواد مغذی غوطه‌ور می‌شوند. این روش خروجی بسیار رقیق، محتوای کل کمتر از یک درصد مواد جامد ارائه می‌دهد. در نتیجه، برداشت جلبک از این طریق یک فرآیند پرهزینه و انرژی بر است.
به همین دلیل، دانشمندان قبلا با ساختارهای جامد آزمایش کردند و جلبک‌ها 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 ارگانیسم‌ها را آسان‌تر می‌کند - از طرف دیگر، جلبک‌ها برای رشد به مواد مغذی مکمل نیاز داشتند. تفاله‌های قهوه مصرف شده به اندازه کافی مناسب و مغذی هستند و مهم‌تر از همه، هر روز و در همه جا تولید می‌شوند.
قارچ، سوخت و سیاهی‌های مربوط به قهوه مصرف شده
هر روز ۲.۲۵ میلیارد فنجان قهوه در سراسر جهان مصرف می‌شود. هر یک از این افراد به طور متوسط ۱۱ گرم قهوه مصرف می‌کند که به ۱۸ میلیون تن تفاله قهوه در سال ختم می‌شود. چندین ایده در مورد چگونگی ارزش‌گذاری این جریان تفاله غنی از مواد مغذی به واقعیت تبدیل شد.
یک کارخانه بازیافت قهوه در بریتانیا در حال پردازش تفاله‌های قهوه مصرف شده برای تبدیل آنها به سیاهی‌های قهوه است. این شرکت ادعا کرد که سیاهی‌های گرم‌تر، طولانی‌تر می‌سوزند و نسبت به چوب‌های خشک‌شده در کوره سازگارتر با محیط‌زیست هستند. شرکت دیگری به نام British GroCycle از تفاله قهوه برای پرورش قارچ استفاده می‌کند، زیرا تهیه بستری که نیازی به استریل‌سازی بیشتر ندارد آسان است و این موضوع در مورد کشت قارچ معمولی نیز صدق می‌کند.
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 توسط این شرکت کشت و برداشت می‌شود. شرکت "PermaFungi" می‌تواند بیش از ۲۰ تن از ۱۸ میلیون تن تفاله قهوه تولید شده در سال را بازیافت کند. شرکت "PermaFungi" می‌گوید این کار برای حذف دور ریختن تفاله قهوه طراحی شده است. تیم PermaFungi به جای اینکه اجازه دهند تفاله‌های قهوه در محل‌های دفن زباله جمع شود، با دوچرخه به کافی‌شاپ‌های محلی در بروکسل می‌روند تا ۱۰۰ کیلوگرم تفاله قهوه را از آنها جمع‌آوری کنند. تفاله‌ها به مرکز رشد بازگردانده می‌شوند و در آنجا آنها را در کیسه‌هایی با کاه بسته‌بندی می‌کنند تا یک خاک مغذی برای هاگ‌های قارچ ایجاد شود. پس از حدود دو هفته در یک اتاق تاریک و مرطوب، کیسه‌ها به فضای روشن‌تری آورده می‌شوند، جایی که قارچ‌ها شروع به جوانه زدن می‌کنند. پس از برداشت، افراد قارچ‌ها را به فروشگاه‌ها و رستوران‌های ارگانیک تحویل می‌دهند.
این یک فرآیند دایره‌ای است که در آن محصولات جانبی به جای هدر رفتن مجددا استفاده می‌شوند.شرکت Dunkin’ Donuts از تفاله‌های قهوه مصرف‌شده برای تولید بیودیزل‌هایی که انرژی خانه‌ها را تامین می‌کند، استفاده می‌کند و اکنون استون نیز به یک پیشرفت ریزجلبکی دست یافته است. ریزجلبک‌ها متعلق به نسل سوم مواد خام هستند، به این معنی که آنها با محصولاتی مانند سویا و کلزا که برای غذا استفاده می‌شوند، رقابت نمی‌کنند. این واقعیت که آنها می‌توانند در زمین‌های غیر کشاورزی تولید شوند نیز یک مزیت بزرگ است.
پودر قهوه یا قدرت قهوه؟
تا به حال، تمام آزمایشات در آزمایشگاه‌های این دانشگاه انجام می‌شد. به منظور درک امکان‌سنجی واقعی این روش، باید آزمایشات آن را بزرگ‌تر کرد. این مهندس شیمی در انتها افزود: تحقیقات بیشتر به ما کمک می کند تا نکات فنی برداشت، فرآوری و تولید بیودیزل را کشف کنیم. این به آزمایش رشد در مقیاس یک کارخانه آزمایشی کمک می‌کند. علاوه بر این، ما باید همه جنبه‌های اقتصادی از هزینه‌های 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 به دنبال فرصت‌ها و شرکت‌هایی هستیم که ممکن است به این نوع تحقیقات علاقه‌مند باشند. زیست‌توده یا زی‌توده یا بیومس(Biomass) یک منبع تجدیدپذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می‌آید. به‌طورکلی، زباله‌هایی که منشأ زیستی داشته باشند و از تکثیر سلولی پدید آمده باشند را زیست‌توده نامند.
زیست‌دیزل یا بیودیزل یا بیوگازوئیل(Biodiesel) ، یک نوع سوخت غیر سمی، ایمن، تجدیدپذیر و تجزیه‌پذیر است که از منابع طبیعی نظیر روغن‌های گیاهی، روغن پسماند غذایی، چربی حیوانات و جلبک‌ها بدست می‌آید. این سوخت را می‌توان با گازوئیل مخلوط و در خودروهای گازوئیل سوز به کار برد.
چرا تفاله قهوه برای تولید بیودیزل مناسب است؟
دکتر " دکتر وسنا ناجدانوویچ"(Vesna Najdanovic) محقق مطالعه گفت: تفاله قهوه استفاده شده حاوی مواد مغذی ارزشمندی برای پرورش ریزجلبک‌ها است. در واقع، آنها سرشار از روغن‌هایی هستند که ماده مغذی اصلی جلبک‌ها و همچنین بیودیزل هستند. تفاله‌های قهوه بین ۱۰ تا ۱۵ درصد روغن دارند. در مطالعه قبلی که به بررسی راه‌های تولید بیودیزل از آن پرداخته بودیم، پتانسیل آن را درک کرده بودیم. تفاله قهوه استفاده شده همچنان حاوی آنتی اکسیدان‌ها و پروتئین‌ها است و اینها نیز مواد مغذی هستند که به شکوفایی ارگانیسم‌ها کمک می‌کند.ناجدانوویچ و همکارش دکتر"جیاوی وانگ"(Jiawei Wang) که یک مهندس شیمی بود، به عنوان بخشی از یک پروژه بین‌المللی که توسط صندوق تحقیقات چالش‌های جهانی که توسط تحقیقات و نوآوری بریتانیا حمایت مالی می‌شد، در دانشگاه استون بر روی این موضوع کار کردند.
نمونه‌ای از ریزجلبک‌های کشت شده توسط محققان دانشگاه آستون
ریز جلبک‌ها، جلبک‌های میکروسکوپی هستند که هم در آب شیرین و هم آب دریا یافت می‌شوند. ریز جلبک‌ها گونه‌های تک سلولی هستند که به صورت تکی، زنجیره‌ای یا گروهی زندگی می‌کنند. با توجه به گونه، اندازه ریز جلبک‌ها از چند میکرومتر تا چند صد میکرومتر متغیر است. بر خلاف گیاهان، ریز جلبک‌ها ریشه، ساقه و برگ ندارند. ریز جلبک‌ها توانایی فتوسنتز دارند و نقش مهمی را در چرخه حیات کره زمین ایفا می‌کنند و به طور میانگین نصف اکسیژن موجود در اتمسفر را تولید می‌کنند. بسیاری از این ریزجلبک‌ها موادی با خواص منحصر به فرد مانند کارتنوئیدها، آنتی‌اکسیدان‌ها، اسیدهای چرب، آنزیم‌ها، پلیمرها، پپتیدها، توکسین‌ها و استرول‌ها تولید می‌کنند. در این مطالعه دانشمندان بریتانیایی گونه‌ای جلبک به نام "Chlorella vulgaris" را به دلیل 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 ریزجلبک‌ها عمل می‌کرد. آب و نور تنها مواد مغذی بودند که جلبک‌های غنی از روغن را تغذیه می‌کردند. نورپردازی فرآیند رشد را تحریک می‌کند زیرا جلبک‌ها از آن برای جذب دی اکسید کربن برای بالغ شدن استفاده می‌کنند. پس از یک دوره اولیه رشد سریع، "Chlorella vulgaris" به مرحله بالغ شدن رسید. محققان در طول فرآیند از جلبک‌ها نمونه برداری کردند تا تمام پارامترها را پیگیری کنند.
سپس، زمان برداشت است. زیست توده ابتدا با فیلتراسیون از آب خارج شده و سپس خشک می‌شود. سپس، روغن‌های تولید شده توسط زیست توده ریز جلبک‌ها را با استفاده از یک حلال آلی، با انجام استخراج به اصطلاح جامد-مایع، بازیابی می‌کنیم. به عبارت دیگر، حلال به طور انتخابی روغن‌ها را از زیست توده جامد استخراج می‌کند، چیزی شبیه به آنچه در فرآیندهای دم‌آوری اتفاق می‌افتد و این فرایند شبیه به فرآیند قهوه‌سازی است، جایی که آب حلالی است که طعم‌ها را استخراج می‌کند. در این مورد، حلال آلی روی روغن‌ها کار می‌کند. این محقق توضیح داد که در آن نقطه، روغن‌ها برای سنتز به سوخت بیودیزل آماده می‌شوند.
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 کرد: با این حال، برای مقایسه عملکرد آن با منابع سوخت بیودیزل معمولی، باید تحلیل‌ها و آزمایش‌های احتراق بیشتری انجام دهیم.
با این حال، به نظر می‌رسد که تفاله‌های قهوه نسبت به سایر روش‌های تغذیه جلبک‌ها امیدوارکننده‌تر است. یک راه مرسوم برای انجام این کار، رشد ریزجلبک‌ها در آب است، جایی که ریزجلبک‌ها آزادانه در آب مخلوط با مواد مغذی غوطه‌ور می‌شوند. این روش خروجی بسیار رقیق، محتوای کل کمتر از یک درصد مواد جامد ارائه می‌دهد. در نتیجه، برداشت جلبک از این طریق یک فرآیند پرهزینه و انرژی بر است.
به همین دلیل، دانشمندان قبلا با ساختارهای جامد آزمایش کردند و جلبک‌ها 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 ارگانیسم‌ها را آسان‌تر می‌کند - از طرف دیگر، جلبک‌ها برای رشد به مواد مغذی مکمل نیاز داشتند. تفاله‌های قهوه مصرف شده به اندازه کافی مناسب و مغذی هستند و مهم‌تر از همه، هر روز و در همه جا تولید می‌شوند.
قارچ، سوخت و سیاهی‌های مربوط به قهوه مصرف شده
هر روز ۲.۲۵ میلیارد فنجان قهوه در سراسر جهان مصرف می‌شود. هر یک از این افراد به طور متوسط ۱۱ گرم قهوه مصرف می‌کند که به ۱۸ میلیون تن تفاله قهوه در سال ختم می‌شود. چندین ایده در مورد چگونگی ارزش‌گذاری این جریان تفاله غنی از مواد مغذی به واقعیت تبدیل شد.
یک کارخانه بازیافت قهوه در بریتانیا در حال پردازش تفاله‌های قهوه مصرف شده برای تبدیل آنها به سیاهی‌های قهوه است. این شرکت ادعا کرد که سیاهی‌های گرم‌تر، طولانی‌تر می‌سوزند و نسبت به چوب‌های خشک‌شده در کوره سازگارتر با محیط‌زیست هستند. شرکت دیگری به نام British GroCycle از تفاله قهوه برای پرورش قارچ استفاده می‌کند، زیرا تهیه بستری که نیازی به استریل‌سازی بیشتر ندارد آسان است و این موضوع در مورد کشت قارچ معمولی نیز صدق می‌کند.
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 توسط این شرکت کشت و برداشت می‌شود. شرکت "PermaFungi" می‌تواند بیش از ۲۰ تن از ۱۸ میلیون تن تفاله قهوه تولید شده در سال را بازیافت کند. شرکت "PermaFungi" می‌گوید این کار برای حذف دور ریختن تفاله قهوه طراحی شده است. تیم PermaFungi به جای اینکه اجازه دهند تفاله‌های قهوه در محل‌های دفن زباله جمع شود، با دوچرخه به کافی‌شاپ‌های محلی در بروکسل می‌روند تا ۱۰۰ کیلوگرم تفاله قهوه را از آنها جمع‌آوری کنند. تفاله‌ها به مرکز رشد بازگردانده می‌شوند و در آنجا آنها را در کیسه‌هایی با کاه بسته‌بندی می‌کنند تا یک خاک مغذی برای هاگ‌های قارچ ایجاد شود. پس از حدود دو هفته در یک اتاق تاریک و مرطوب، کیسه‌ها به فضای روشن‌تری آورده می‌شوند، جایی که قارچ‌ها شروع به جوانه زدن می‌کنند. پس از برداشت، افراد قارچ‌ها را به فروشگاه‌ها و رستوران‌های ارگانیک تحویل می‌دهند.
این یک فرآیند دایره‌ای است که در آن محصولات جانبی به جای هدر رفتن مجددا استفاده می‌شوند.شرکت Dunkin’ Donuts از تفاله‌های قهوه مصرف‌شده برای تولید بیودیزل‌هایی که انرژی خانه‌ها را تامین می‌کند، استفاده می‌کند و اکنون استون نیز به یک پیشرفت ریزجلبکی دست یافته است. ریزجلبک‌ها متعلق به نسل سوم مواد خام هستند، به این معنی که آنها با محصولاتی مانند سویا و کلزا که برای غذا استفاده می‌شوند، رقابت نمی‌کنند. این واقعیت که آنها می‌توانند در زمین‌های غیر کشاورزی تولید شوند نیز یک مزیت بزرگ است.
پودر قهوه یا قدرت قهوه؟
تا به حال، تمام آزمایشات در آزمایشگاه‌های این دانشگاه انجام می‌شد. به منظور درک امکان‌سنجی واقعی این روش، باید آزمایشات آن را بزرگ‌تر کرد. این مهندس شیمی در انتها افزود: تحقیقات بیشتر به ما کمک می کند تا نکات فنی برداشت، فرآوری و تولید بیودیزل را کشف کنیم. این به آزمایش رشد در مقیاس یک کارخانه آزمایشی کمک می‌کند. علاوه بر این، ما باید همه جنبه‌های اقتصادی از هزینه‌های 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 به دنبال فرصت‌ها و شرکت‌هایی هستیم که ممکن است به این نوع تحقیقات علاقه‌مند باشند. زیست‌توده یا زی‌توده یا بیومس(Biomass) یک منبع تجدیدپذیر انرژی است که از مواد زیستی به دست می‌آید. به‌طورکلی، زباله‌هایی که منشأ زیستی داشته باشند و از تکثیر سلولی پدید آمده باشند را زیست‌توده نامند.
پربينندهترين مطالب و خبرها
