Використана кавова гуща може виявитися значно ціннішою, ніж здається. Замість того щоб потрапляти на смітник, ці відходи здатні стати сировиною для виробництва біопалива та різноманітних хімічних речовин. Дослідники Університету Ровіра-і-Віргілі (URV) в Іспанії розробили ефективний спосіб вилучення олії з кавової гущі, який водночас зберігає придатність залишкової біомаси для подальшої переробки.
Результати дослідження опубліковано в журналі Biomass and Bioenergy. Вони демонструють, як один із найпоширеніших видів харчових відходів можна перетворити на джерело кількох корисних промислових продуктів.
Як добути олію з кавових відходів
Щороку у світі виробляють близько 10 мільйонів тонн кавових зерен. Однак лише невелика частина їхньої маси потрапляє до готового напою, тоді як решта стає відходами. Використана кавова гуща містить приблизно 15% ліпідів — жирів, які можна застосовувати як сировину для виробництва біодизеля.
Команда дослідників із кафедри хімічної інженерії URV — Хорхе Ф. Ромеро, Альберто Тамп’єрі, Даніель Монтане, Магдалена Константі та Франсеск Медіна — перевірила, як на вилучення олії впливають температура, тривалість обробки та кількість розчинника.
Для експериментів використовували н-гексан — розчинник, який широко застосовують для відокремлення жирів від інших матеріалів. Найкращі результати отримали за температури 45°C, тривалості обробки 60 хвилин і співвідношення 35 мл гексану на один грам сухої кавової гущі.
За таких умов вдалося вилучити приблизно 90% тієї кількості олії, яку можна отримати за допомогою методу Сокслета — стандартної лабораторної технології з високим виходом продукту. Водночас новий підхід забезпечив значно чистішу сировину: частка домішок становила лише 0,3% проти 3,9% у разі використання методу Сокслета.
Аналіз також показав, що склад жирних кислот залишався стабільним за різних умов експерименту. Найбільшу частку становили лінолева та пальмітинова кислоти, що підтверджує потенціал отриманої олії як сировини для біодизеля.
Залишки гущі теж можна використати
Вилучення олії — лише перший етап. Дослідники прагнули зберегти структуру решти кавової біомаси, адже вона містить целюлозу, геміцелюлозу та лігнін. Ці компоненти можуть стати основою для виробництва біоетанолу, молочної кислоти, полігідроксиалканоатів, фенольних сполук і матеріалів для виготовлення сталого авіаційного пального.
Ба більше, видалення жирів може полегшити подальшу переробку гущі. Ліпіди здатні створювати бар’єр, який заважає розчинникам і каталізаторам проникати до інших корисних компонентів рослинної сировини. Тому вилучення олії без істотного руйнування структури біомаси робить залишок зручнішим для наступних технологічних процесів.
Чому обрали не найскладнішу технологію
Науковці також перевірили методи з використанням ультразвуку та мікрохвиль, які можуть прискорювати початкові етапи вилучення олії. Проте після оцінювання чистоти продукту, ефективності, енергоспоживання та можливостей промислового масштабування ці технології не продемонстрували достатньої загальної переваги.
У результаті найбільш збалансованим варіантом виявився звичайний періодичний процес із н-гексаном за помірної температури.
Такий підхід може знайти застосування на біопереробних підприємствах, де біологічні відходи перетворюють на пальне, хімічні речовини та інші матеріали. Він також відповідає принципам циркулярної економіки — моделі, за якої відходи стають ресурсом для нового виробництва.
Дослідники сподіваються, що комплексне використання кавової гущі допоможе зменшити кількість відходів і розширити перелік відновлюваних джерел сировини для промисловості. Втім, практичне впровадження технології ще потребуватиме оцінювання її ефективності та економічної доцільності у великих масштабах.
