Изследователи от Корейския институт по науки за Земята и минералните ресурси (KIGAM) разработиха метод за превръщане на влажна, изцедена кафена утайка (кафена каша) във висококалоричен биовъглен само за 90 секунди. Досега високата влажност на този вид суровина се считаше за сериозен проблем, тъй като изискваше предварително енергоемко сушене. Южнокорейските учени предложиха решение, което позволява преработката на кафените отпадъци практически веднага след събирането им, почти във всяко кафене.
Разработената технология получи наименованието „пиролиза в плазмен пламък“ (flame plasma pyrolysis). За разлика от традиционните методи за преработка на биомаса, тя позволява да се работи със суровина, съдържаща около 55% влага, без предварително сушене или обезмасляване. Влажната кафена утайка веднага се подава в зоната на плазмения пламък при атмосферно налягане.
Инсталацията използва втечнен нефтен газ (смес от пропан и бутан) и сгъстен въздух, като създава плазмен пламък с температура 800-900°C. При такова нагряване водата вътре в частиците мигновено се изпарява, създавайки вътрешно налягане и предизвиквайки микровзривове, известни като „ефектът на пуканките“. В резултат на това едновременно се осъществяват сушене, карбонизация и образуване на пореста структура. По този начин влагата, която обикновено пречи на пиролизата в този случай спомага за протичането на процеса.
При оптимални условия масата на изходната суровина намаляваше с 83,3%, а топлината на изгаряне на получения биовъглен достигна 29,0 MJ/kg, спрямо 21,8 MJ/kg при изходната кафена утайка. Делът на свързания въглерод се е увеличил почти три пъти – от 15,6 до 46,2%, а специфичната повърхност на материала е нараснала от 1,5 до 115,4 m²/g. Според данните на авторите, серните съединения са били отстранени практически напълно, което би трябвало да намали емисиите на серни оксиди при изгарянето. Освен това процесът е съпътстван от минимално образуване на дим и смолисти странични продукти.
По отношение на скоростта новият метод значително превъзхожда традиционните начини за преработка на влажна биомаса. Докато хидротермалната карбонизация обикновено отнема от един до шест часа, а торефикацията изисква десетки минути, тук целият процес отнема само минута и половина. Изследователите смятат, че технологията може да се прилага не само за кафена утайка, от която в света ежегодно се образуват над 10 милиона тона, но и за други влажни органични отпадъци, включително хранителни отпадъци, утайки от отпадъчни води и селскостопанска биомаса.
Благодарение на компактността и високата скорост на инсталацията преработката ще може да се организира непосредствено в близост до източниците на отпадъци. За промишленото внедряване на технологията обаче ще е необходима допълнителна оптимизация на оборудването и производствените процеси.