تعمل عملية البلازما الجديدة على تحويل القهوة المطحونة إلى وقود خلال 90 ثانية فقط
لقد أثبت العلماء عملية جديدة تعتمد على البلازما والتي تحول مخلفات القهوة الرطبة إلى فحم حيوي عالي الأداء دون أي معالجة مسبقة للتجفيف. يمكن لهذه التكنولوجيا أن تعالج أحد أكبر التحديات في إعادة تدوير الكتلة الحيوية مع إنشاء مصدر قيم للوقود المتجدد. يقوم هذا النظام، الذي طوره باحثون في المعهد الكوري لعلوم الأرض والموارد المعدنية (KIGAM)، بتحويل القهوة الغنية بالرطوبة إلى الفحم الحيوي الغني بالكربون في أقل من دقيقتين. توفر المادة الناتجة محتوى من الطاقة مشابهًا لفحم الأنثراسايت، مما يوفر مسارًا محتملاً لتحويل مجاري النفايات الصعبة إلى موارد مفيدة. ويعتقد الباحثون أن هذه التكنولوجيا يمكن أن تساعد في تقليل تكاليف التخلص من النفايات مع توسيع الفرص للأنظمة اللامركزية لتحويل النفايات إلى طاقة. تصبح الرطوبة أحد الأصول، وقد أدى ارتفاع نسبة الرطوبة إلى تعقيد الجهود المبذولة لاستعادة الطاقة من النفايات العضوية. تتطلب معظم تقنيات تحويل الكتلة الحيوية مرحلة تجفيف منفصلة قبل المعالجة، مما يؤدي إلى زيادة التكاليف واستخدام الطاقة. صمم فريق KIGAM نظام الانحلال الحراري لبلازما اللهب الخاص به للتخلص من هذا المطلب. وتستخدم العملية لهيب البلازما المتولد من احتراق غاز البترول المسال والهواء المضغوط. تصل هذه النيران إلى درجات حرارة تتراوح بين 1470 درجة فهرنهايت و1650 درجة فهرنهايت تقريبًا، مما يسمح للنظام بمعالجة الكتلة الحيوية الرطبة مباشرة. بدلاً من إعاقة عملية التحويل، تساعد الرطوبة في دفع العملية. عندما يتحول الماء المحبوس داخل جزيئات القهوة بسرعة إلى بخار، يتزايد الضغط ويحدث انفجارات مجهرية. ويصف الباحثون هذه الظاهرة بأنها “تأثير الفشار”. تؤدي الانفجارات إلى تفكيك بنية الكتلة الحيوية، وزيادة المسامية، وتسريع عملية الكربنة. وفي ظل الظروف المحسنة، حقق النظام تحويلاً كاملاً خلال 90 ثانية فقط. أداء الوقود ينافس الفحم وقد قدم الفحم الحيوي الناتج قيمة تسخين تبلغ 29.0 ميجا جول/كجم، أي أعلى بنسبة 33% تقريبًا من القهوة المطحونة غير المعالجة. وقال الباحثون إن المادة تعمل بشكل مشابه لفحم الأنثراسايت. كما أدى العلاج أيضًا إلى زيادة محتوى الكربون الثابت ثلاث مرات تقريبًا، مما زاده من 15.6% إلى 46.2%. وفي الوقت نفسه، يزيل مركبات الكبريت تمامًا، مما يساعد على منع انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت أثناء الاحتراق. لاحظ الباحثون تحسنًا كبيرًا آخر في بنية المادة. زادت مساحة سطحه المحددة بشكل كبير، مما أدى إلى تكوين منتج كربوني عالي المسامية. هذه الخصائص يمكن أن تجعل الفحم الحيوي مفيدًا خارج نطاق تطبيقات الوقود. وتشمل الاستخدامات المحتملة إنتاج الكربون المنشط، وأنظمة الترشيح، ومواد الامتزاز الصناعية. كما أنتجت هذه العملية الحد الأدنى من الدخان والقطران مقارنة بطرق معالجة الكتلة الحيوية التقليدية. طريق أسرع لاستعادة الموارد تعد السرعة إحدى المزايا الرئيسية لهذه التقنية. غالبًا ما تتطلب أنظمة الكربنة الحرارية المائية من ساعة إلى ست ساعات لمعالجة الكتلة الحيوية، في حين أن عملية التفحم يمكن أن تستغرق 30 دقيقة أو أكثر. يكمل الانحلال الحراري لبلازما اللهب عملية التحويل في أقل من دقيقتين. وقال الباحثون إن النظام يقلل أيضًا من الطلب على الطاقة باستخدام البلازما المولدة بالاحتراق بدلاً من أجهزة البلازما كثيفة الاستهلاك للكهرباء. وعلى الرغم من أن الدراسة ركزت على بقايا القهوة، إلا أن الفريق يعتقد أن التكنولوجيا يمكنها معالجة تيارات النفايات الأخرى ذات الرطوبة العالية، بما في ذلك نفايات الطعام، وحمأة الصرف الصحي، والمخلفات الزراعية. وقال المؤلف الرئيسي الدكتور تايجون بارك إن التكنولوجيا توفر طريقة جديدة لعرض النفايات العضوية. وبدلاً من التعامل معها باعتبارها مشكلة التخلص منها، يمكن للصناعات استخدامها كمصدر للطاقة ومواد كربونية قيمة. يخطط الفريق لتوسيع العملية لتشمل أنواعًا إضافية من النفايات ومواصلة تحسينها للنشر على نطاق تجاري.
تم النشر: 2026-06-20 00:40:00
