Σάββατο, 20 Ιουλίου, 2024

ΑρχικήΘέρμανσηCoffee pellet: Εναλλακτικό βιοκαύσιμο με βάση τα υπολείμματα του καφέ**

Coffee pellet: Εναλλακτικό βιοκαύσιμο με βάση τα υπολείμματα του καφέ**

Μια νέα ενεργειακή πηγή παρουσιάζει σήμερα έντονο ενδιαφέρον. Πρόκειται για τον υπολειμματικό καφέ, το γνωστό μας κατακάθι, το οποίο ήδη χρησιμοποιείται για την παραγωγή εναλλακτικού pellet στην Καρδίτσα.

Άρθρο του δρ. Βασίλειου Φιλίππου*

Η αλόγιστη χρήση των πεπερασμένων ορυκτών καυσίμων (όπως είναι πετρέλαιο, ορυκτό αέριο, λιγνίτης κ.ά.) ευθύνεται για την κλιματική κρίση που βιώνει ο πλανήτης μας. Τα τελευταία 60 έτη οι εκπομπές των αερίων του θερμοκηπίου έχουν επταπλασιαστεί, από 4 σε 28 εκατομμύρια τόνους[1]. Εύλογα λοιπόν, αυξάνεται όλο και περισσότερο το ενδιαφέρον για εναλλακτικές ενεργειακές πηγές, με σκοπό να μπορέσουμε να αντιμετωπίσουμε το πρόβλημα. Μια εναλλακτική λύση, η οποία παρουσιάζει έντονο ενδιαφέρον ως δυνητική πηγή πρώτης ύλης για παραγωγή pellet, είναι ο υπολειμματικός καφές (το κατακάθι του καφέ).

Το 2017, η παγκόσμια κατανάλωση καφέ ανήλθε στα 97 εκατομμύρια τόνους. Ο καφές αποτελεί το δεύτερο εμπόρευμα με τις περισσότερες συναλλαγές μετά το πετρέλαιο [2, 3]. Οι ποσότητες διπλασιάζονται όταν αναφερόμαστε στο υπόλειμμά του που προκύπτει μετά την παραγωγή του ροφήματος του καφέ. Έτσι, από κάθε κιλό ξηρού καφέ προκύπτουν 2 κιλά υγρού υπολείμματος καφέ (κατακάθι), τα οποία μπορούν να αξιοποιηθούν ως οργανικό λίπασμα, στερεό βιοκαύσιμο αλλά και βιοντίζελ. Σε αυτή την πρακτική στράφηκε ένας από τους διεθνώς μεγαλύτερους προμηθευτές καφέ, η Nestle, η οποία κάθε χρόνο παράγει 6 εκατομμύρια τόνους σε παγκόσμιο επίπεδο [4].

Η ερευνητική υπηρεσία της εθνοσυνέλευσης της Κορέας αναφέρει πως στη χώρα η ετήσια παραγωγή υπολειμματικού καφέ (σε ξηρό βάρος) αυξήθηκε από 93.398 τόνους το 2012 σε 149,038 τόνους το 2019 (αύξηση 60% σε 7 έτη) [5]. Γίνεται αντιληπτό το γεγονός πως εφόσον οι ποσότητες του υπολειμματικού καφέ θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν για την παραγωγή ενέργειας, ως νέα εναλλακτική πρώτη ύλη θα μπορούσαν να παίξουν καθοριστικό ρόλο στη μείωση των τιμών στα συστήματα θέρμανσης που κάνουν χρήση βιομάζας για την κάλυψη των θερμικών αναγκών.

Η περίπτωση της Καρδίτσας

Στη δίνη της ενεργειακής αλλά και της κλιματικής κρίσης που μαστίζει την Ευρώπη, και επομένως και τη χώρα μας, η Ενεργειακή Κοινότητα Καρδίτσας, μια ομάδα πολιτών στην περιοχή της Θεσσαλίας, στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού έργου h2020 BECoop, και σε συνεργασία με την οργάνωση InCommOn και το έργο της «ΚΑΦσιμο» (η οποία υλοποιεί ένα κοινοτικό project το οποίο αποσκοπεί στην ανακύκλωση υπολειμμάτων καφέ και στη μετατροπή τους σε καθαρή βιοενέργεια με τρόπους που προωθούν την κοινωνική συμπερίληψη και τη δίκαιη οικονομία), κατάφεραν να παραγάγουν ένα εναλλακτικό καύσιμο το οποίο δυνητικά θα μπορεί να θερμάνει με περιβαλλοντικά σωστό τρόπο τις κατοικίες, τις επιχειρήσεις και τα δημόσια κτίρια της περιοχής. Μάλιστα, σε συνεργασία με το Δήμο Καρδίτσας, η ενεργειακή κοινότητα θα χρησιμοποιήσει στην πράξη αυτό το νέο βιοκαύσιμο σε ένα σχολείο της περιοχής, όπου έχει ήδη γίνει εγκατάσταση νέου λέβητα pellet.

Πρόκειται για ένα εξευγενισμένο στερεό βιοκαύσιμο, με τη μορφή «σύμπηκτων βιομάζας» ή κοινώς «pellet». Το νέο αυτό βιοκαύσιμο αποτελείται από τον υπολειμματικό καφέ που προκύπτει μετά την παραγωγή του αγαπημένου μας ροφήματος, καθώς και από ξυλώδη βιομάζα η οποία προέρχεται από την περιοχή (αστικές κλαδονομές, δασικά υπολείμματα, αγροτική υπολειμματική βιομάζα κ.ά.). Το νέο προϊόν βρίσκεται στους εργαστηριακούς χώρους του Εθνικού Κέντρου Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης (ΕΚΕΤΑ), από όπου και αναμένονται τα τελικά αποτελέσματα της σχετικής μελέτης.

Παράγοντας τη δική μας ενέργεια

Η επεξεργασία του υπολειμματικού καφέ για την παραγωγή του coffee pellet μοιάζει με αυτή του ξύλου, καθώς ο καφές αποτελείται από οργανικές ενώσεις, συμπεριλαμβανομένων της λιγνίνης, της κυτταρίνης, των λιπιδίων, των πολυσακχαριτών και των μετάλλων, με αποτέλεσμα το υπόλειμμα του καφέ να έχει μια ευρεία χρήση σε ποικίλα πεδία. Το ότι ο υπολειμματικός καφές περιέχει 15 με 20% έλαια προσδίδει στο προϊόν υψηλότερη θερμιδική αξία σε σχέση με το ξύλο πεύκης, όπως μπορούμε να παρατηρήσουμε στο σχετικό πίνακα.

Ωστόσο, πρώτες ύλες με υψηλό περιεχόμενο ελαίων τείνουν να μειώνουν τη μηχανική αντοχή των σύμπηκτων βιομάζας, και γι’ αυτό θα πρέπει να αναμειγνύονται με άλλες μορφές βιομάζας. Επιπλέον, έρευνες έχουν δείξει πως σε αμιγώς coffee pellet παρατηρείται μειωμένη απόδοση καύσης και αύξηση στις εκπομπές σωματιδίων.

Για να ξεπεραστούν αυτά τα μειονεκτήματα, προτείνεται η μείξη του υπολειμματικού καφέ με ξυλεία. Πρόκειται για τη βέλτιστη μείξη με σκοπό την παραγωγή υψηλής ποιότητας στερεού βιοκαυσίμου, οι προδιαγραφές του οποίου θα εμπίπτουν στα ευρωπαϊκά πρότυπα. Το νέο αυτό βιοκαύσιμο, που θα αποτελείται από ξυλώδη βιομάζα και υπολειμματικό καφέ, αξιοποιεί το υψηλό θερμιδικό περιεχόμενο του καφέ και διαθέτει τις αποδεκτές από τα πρότυπα ιδιότητες για χρήση σε κοινά συστήματα καύσης των αστικών κτιρίων.

Η επέκταση της χρήσης εναλλακτικών πηγών ενέργειας θα μπορούσε να επιφέρει κάποια μείωση στις τιμές των στερεών βιοκαυσίμων και να αναδείξει τη βιομάζα ως ένα σημαντικό εργαλείο μείωσης της ενεργειακής εξάρτησης της Ευρώπης από τις εισαγωγές ορυκτών καυσίμων, οι τιμές των οποίων εξαρτώνται και από τις γεωπολιτικές συνθήκες που επικρατούν σε παγκόσμιο επίπεδο.

Παράγοντας τη δική μας ενέργεια από τα ίδια μας τα υπολείμματα, μειώνουμε την ενεργειακή φτώχεια και παράλληλα μεταφέρουμε το μήνυμα της κυκλικής οικονομίας και της βιοοικονομίας στην κοινωνία.

ΠΙΝΑΚΑΣ

Ιδιότητες καυσίμου pellet καφέ και pellet ξύλου

Ιδιότητες Coffee pellet Wood pellet (pine sawdust)
Διάμετρος x μήκος (mm) 5 x 7 8 x 15
Χωρική πυκνότητα (kg/m3) 710 760
Υγρασία (wt,% wb) 8,7 7,8
Τέφρα (wt,%) 2,5 0,5
Μηχανική αντοχή (%) 67,9 98,7
HHV (MJ/kg) 23,1 20,7
LHV (MJ/kg) 20,1 17,6
Θείο (%) 0,12 0,01
Χλώριο (%) <0,01 <0,01
Αρσενικό (mg/kg) <0,10 <0,10
Κάδμιο (mg/kg) <0,10 0,73
Χρώμιο (mg/kg) <1,0 <1,0
Χαλκός (mg/kg) 14,6 1,7
Νικέλιο (mg/kg) <1,2 <1,2

Βιβλιογραφία

  1. International Coffee Organization. Coffee Market Report—November 2018. Available online: http://www.ico.org/Market-Report-18-19-e.asp (accessed on 22 November 2018).
  2. McKendry, P. Energy production from biomass (part 1): Overview of biomass. Bioresour. Technol. 2002, 83, 37–46.
  3. Murthy, P.S.; Naidu, M.M. Sustainable management of coffee industry by-products and value addition—A review. Resour. Conserv. Recycl. 2012, 66, 45–58.
  4. National Assembly Research Service of Korea. Bioenergy Production by Establishing a System for Collecting Spent Coffee Grounds (Korean). 2020. Available online: https://www.nars.go.kr/eng/report/view.do?cmsCode=CM0146&brdSeq=31561 (accessed on 23 December 2020).
  5. Obruca, S.; Benesova, P.; Kucera, D.; Petrik, S.; Marova, I. Biotechnological conversion of spent coffee grounds into polyhydroxyalkanoates and carotenoids. N. Biotechnol. 2015, 32, 569–574.
  6. Woo, D. G., Kim, S. H., & Kim, T. H. (2021). Solid fuel characteristics of pellets comprising spent coffee grounds and wood powder. Energies, 14(2), 371.

*Ο κ. Βασίλειος Φιλίππου είναι διδάκτορας Δασολογίας και Φυσικού Περιβάλλοντος – Επιστημών Ξύλου στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης (ΑΠΘ).

**Έντυπο τεύχος Οκτωβρίου 2022

ΣΧΕΤΙΚΑ ΑΡΘΡΑ

ΤΕΛΕΥΤΑΙΑ ΝΕΑ