Eddig több millió tonnát dobtunk a szemétbe, most pillanatok alatt a legjobb tüzelőanyag lehet – ez lesz az évtized felfedezése?
Itt állíthatja be, hogy a Google keresőben elsők között legyen a VilággazdaságA Koreai Geotudományi és Ásványkincs-kutató Intézet (KIGAM) kutatói új módszert dolgoztak ki a kávézacc hasznosítására. Az eljárás 90 másodperc alatt alakítja át a magas nedvességtartalmú hulladékot kiváló minőségű úgynevezett biocharrá, azaz bioszénné. A technológia különlegessége, hogy nincs szükség sem szárításra, sem olajeltávolításra, ami jelentősen csökkenti az energiaigényt. A fejlesztést Taejun Park kutatócsoportja a GodTech vállalattal közösen végezte, eredményeiket a Chemical Engineering Journal közölte.
Popcornhatás: mikroszkópikus robbanások sorozata hozza létre a biochart
A globális kávéfogyasztás melléktermékeként évente több mint 10 millió tonna kávézacc keletkezik. A visszamaradó anyag energiatartalma jelentős, ám feldolgozását eddig a magas víztartalom igencsak megnehezítette. A hagyományos eljárásoknál a szárítás jelentős költséget és energiafelhasználást igényel, ami eddig egyben korlátja is volt a gazdaságos újrahasznosításnak.
A kutatók egy új, lángplazmás pirolízisnek nevezett technológiát fejlesztettek ki, azaz az FPP-eljárást, ami körülbelül 55 százalékos nedvességtartalmú biomasszát kezel légköri nyomású plazmakörnyezetben.
A rendszer cseppfolyósított propángáz és sűrített levegő felhasználásával 800-900 Celsius-fokos plazmalángot hoz létre.
Az intenzív hő hatására a szemcsék belsejében lévő víz gyorsan gőzzé alakul, ami mikroszkopikus robbanásokat idéz elő. A kutatók ezt „popcornhatásnak” nevezik. A nedvesség így a reakciót gyorsító gőzaktiváló közeggé válik, a folyamat pedig fokozza a karbonizációt és rendkívül porózus szerkezetet alakít ki. Az optimalizált körülmények között végzett kísérletek során a teljes átalakulás 90 másodperc alatt zajlott le, miközben az anyag tömege 83,3 százalékkal csökkent – állítják a kutatók.
Az előállított biochar fűtőértéke elérte a 29 megajoule-t kilogrammonként, ami már megközelíti az antracitszén energiatartalmát.
A kapott anyag szilárd széntartalma közel háromszorosára nőtt, a kéntartalmú vegyületek teljesen eltűntek, aminek köszönhetően az égés során nem keletkeznek kén-oxidok. A fajlagos felület több mint hetvenszeresére emelkedett, ami alkalmassá teheti az anyagot aktív szén vagy szűrőanyag előállítására is. A folyamat során ráadásul minimális mennyiségű füst és kátrány képződik.
Akár 240-szer gyorsabb lehet az új technológia a korábbi megoldásokhoz képest
Az új technológia jelentős időmegtakarítást is kínál, ugyanis a hagyományos hidrotermális karbonizáció általában egy-hat órát vesz igénybe, így a dél-koreai megoldás akár 240-szer gyorsabb lehet.
A kutatók szerint a módszer nemcsak kávézacc esetében alkalmazható, hanem magas nedvességtartalmú biomassza – például
- élelmiszer-hulladék,
- szennyvíziszap és
- mezőgazdasági maradványok –,
feldolgozására is alkalmas lehet.
A kompakt rendszer decentralizált, helyszíni hulladékhasznosító létesítmények kialakítását is lehetővé teheti, csökkentve a szállítási és előkezelési költségeket.
Taejun Park szerint a fejlesztés új szemléletet képvisel a hulladékgazdálkodásban, mivel a szerves melléktermékeket értékes energiaforrásként kezeli. A sikeres tesztek után a kutatócsoport a technológia ipari méretű alkalmazását és más nedves szerves hulladékokra való alkalmazását is tervezi.
Az energetikai hasznosítás előtt is új távlatok nyílhatnak az előállítási költségek csökkenésével
A bioszén amellett, hogy kiváló talajjavító tulajdonságokkal rendelkezik, energiaforrásként is felhasználható. A hagyományos szén vagy brikett helyettesítőjeként közvetlenül elégethető fűtési vagy sütési célra. Kőszénnel keverve (co-firing) adagolható a meglévő széntüzelésű erőművekben, így csökkentve a fosszilis széndioxid-kibocsátást.
Könnyen őrölhető, így porítva is befújható az ipari kazánokba. Magas hőmérsékleten, ellenőrzött mennyiségű oxigén vagy gőz jelenlétében a biochar gázzá alakítható. Illetve a gázosítás során keletkező szintézisgáz (H₂ és CO) gázmotorokban vagy turbinákban áramtermelésre is használható. Továbbá a nehéziparban és az acélgyártásban a fosszilis koksz helyettesítésére használják a vasérc redukálásához, hiszen megfelelő gyártási technológiával a biochar bírja a kohókban szükséges mechanikai nyomást.
