Высокая влажность всегда была главным препятствием для переработки органики. Большинство существующих технологий требуют предварительной сушки, что делает их дорогими и энергозатратными. Корейские учёные решили эту проблему, используя плазменное пламя, образующееся при сжигании сжиженного газа и сжатого воздуха. Температура в реакторе достигает 800–900°C, что достаточно для обработки влажного сырья без предварительной подготовки.

Изображение: Flux

Ключевой механизм заключается в «эффекте попкорна». Вода внутри кофейных частиц быстро нагревается и превращается в пар. Давление растёт, частицы взрываются изнутри, разрывая структуру и создавая дополнительную пористость. Это ускоряет обугливание, и при оптимальных параметрах процесс завершается за 90 секунд.

Полученный биоуголь имеет теплотворную способность 29,0 МДж/кг. Это на 33% больше, чем у исходной кофейной гущи, и сопоставимо с антрацитом. Содержание фиксированного углерода выросло почти в три раза — с 15,6% до 46,2%. При этом сера удаляется полностью, так что при сжигании такого топлива не образуется сернистых выбросов. Удельная поверхность материала увеличивается многократно, что делает его пригодным не только для сжигания, но и для производства активированного угля, фильтров и промышленных сорбентов.

По сравнению с гидротермальной карбонизацией (1–6 часов) или торрефакцией (30 минут и больше), плазменный метод значительно быстрее. Он также потребляет меньше энергии, так как плазма генерируется за счёт сжигания газа, а не мощного электричества.

И хотя пока в фокусе были кофейные отходы, авторы уверены, что технология подойдёт для пищевых отходов, осадка канализационных очистных и сельскохозяйственных остатков. Ведущий автор доктор Тэджун Пак отметил, что технология меняет отношение к органическим отходам — их можно рассматривать не как проблему утилизации, а как источник энергии и ценного сырья. Команда планирует расширить исследование на другие типы отходов и подготовить технологию к коммерческому масштабированию.