Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Кофейную гущу переработали в компоненты для очистки воды
Ежегодно в мире образуется около 20 миллионов тонн кофейной гущи, большая часть которой не перерабатывается и оказывается на свалках. В России вместе с ростом потребления кофе объемы этих отходов также увеличиваются. Традиционные методы утилизации, такие как их использование в качестве удобрения, охватывают лишь 10–15%, что делает актуальным поиск новых решений. Ученые Пермского Политеха предложили новый метод переработки кофейной гущи в углеродные сорбенты. Полученные образцы обладают свойствами, сопоставимыми с промышленными аналогами, такими как марки активированного угля, и могут использоваться для очистки воды от тяжелых металлов и нефтепродуктов.
Статья опубликована в сборнике конференции «Химия. Экология. Урбанистика». Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
В настоящее время в России и в мире идет процесс трансформации системы управления отходами. Его цель – внедрить современные методы утилизации и при этом минимизировать объем, подвергаемый захоронению, и повысить углеродную эффективность технологий. Все это требует принятия научно обоснованных решений по выбору способов и технологий их переработки.
Учитывая большое население России и растущую популярность кофе в крупных городах страны, можно ожидать увеличения объемов образования подобных пищевых отходов. Это подчеркивает доступность сырья и необходимость работы над инновационными решениями в сфере переработки кофейной гущи.
– Кофейные отходы обладают рядом положительных свойств. Их химический состав схож с минеральными азотными удобрениями, что способствует формированию корней, стебля, листвы и ускоряет рост растений. Несмотря на возможность применения кофейной гущи в качестве органоминерального удобрения и в других областях, на сегодняшний день в целом ее вторичное использование составляет не более 10–15%. Перспективное направление утилизации углеродсодержащих растительных отходов – получение на их основе сорбентов, предназначенных для решения экологических проблем, – комментирует Валерия Швалева, магистрант кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ.
Суть действия любых углеродных сорбентов в том, что благодаря своей пористой структуре они поглощают вредные вещества из воздуха или жидкостей. Классические примеры – разновидности активированного угля: березовый и кокосовый активированные угли (БАУ и КАУ). Они используются для очистки стоков, питьевой воды, воздуха от токсичных газов, промышленных выбросов, а также для фильтрации систем вентиляции.
Обычно в промышленном масштабе углеродные высокопористые сорбенты получают из растительного сырья в две стадии. Сначала сырье предварительно обрабатывают методом карбонизации при температуре 500–600 °С, – то есть нагревают без доступа кислорода, чтобы образовался уголь. Далее, чтобы уголь стал пористым и смог впитать загрязнения, он проходит вторую стадию – активацию карбонизатов водяным паром или химическими реагентами при температуре 800–900 °С. Так изготавливают стандартные сорбенты из растительных отходов.
В качестве сырья для таких «очистителей» могут использовать древесные материалы, сельскохозяйственные отходы (скорлупа орехов, косточки фруктов) и даже кофейную гущу.
– Кофейные отходы, прошедшие предварительную обработку, обладают высокой сорбционной способностью и обеспечивают эффективность очистки от железа, меди и нефтепродуктов. Однако традиционный, двухстадийный способ изготовления сорбентов требует энергетических, временных и серьезный денежных затрат, поскольку во время карбонизации приходится нагревать сырье и использовать дополнительное оборудование. В нашей работе мы экспериментировали с отходами кофейной гущи, которые не подвергались предварительной обработке, чтобы проверить, можно ли создать из них эффективный сорбент при помощи менее затратной технологии, – рассказывает Анна Ардуанова, старший преподаватель кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Ученые Пермского Политеха провели исследования по получению углеродных сорбентов из кофейной гущи, использовав метод термохимического пиролиза (разложение органики при высокой температуре без доступа кислорода, но с добавлением химических реагентов-катализаторов). Итоговые образцы по свойствам сравнивали с промышленными БАУ и КАУ, которые традиционно используются для очистки сточных вод от загрязнений, чтобы определить эффективность разработанной технологии.
– Для создания сорбента мы предварительно смешали отходы с реагентом-активатором. В данном случае это гидроксид калия, который нужен для ускорения разложения сырья и улучшения качества продукта. Затем образцы подвергали пиролизу при температуре 800 °С и определяли, какое количество реагента наилучшим образом влияет на формирование пористой структуры и адсорбционных свойств кофейной гущи. Выявлено, что при массовом отношении отход: активатор = 10:1 получается углеродный сорбент, близкий по свойствам к известным маркам сорбентов, часто применяемых для очистки окружающей среды – БАУ и КАУ. Это говорит о том, что он соответствует общим стандартам и есть высокий потенциал использования кофейных отходов в качестве сорбента в промышленности, – объясняет Ирина Глушанкова, профессор кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ.
Исследование доказывает, что предложенный способ позволяет создавать из кофейной гущи сорбент для фильтрации воздуха и сточных вод. При добавлении определенного количества химического реагента гидроксида калия при изготовлении образца, сорбент с кофейными отходами становится схож по структуре и свойствам с БАУ и КАУ. Они были взяты в качестве стандартов для проверки эффективности.
Технология, которую разработали ученые Пермского Политеха, предлагает полезный для экологии способ утилизации кофейной гущи, а также создает основу для производства дешевых и эффективных сорбентов. Метод не требует серьезных энергетических и денежных затрат, но при этом помогает снижать антропогенную нагрузку на окружающую среду и демонстрирует новые возможности для коммерческого использования отходов.
Новое исследование показало, что реакция псов на объекты и звуки с ТВ-экранов варьируется в зависимости от характера и психологических особенностей питомцев. По мнению специалистов, знание этих деталей может пригодиться при разработке коррекционных программ для собак с проблемным поведением.
Полтора десятка лет назад студент из Непала открыл на снимках NASA потоки жидкой воды на четвертой планете. Большинство ученых отреагировало на это с серьезным скепсисом. Одна за одной выходили работы о том, что этого не может быть, ведь давление и температура там слишком низки. Но в новом исследовании показано, почему на самом деле жидкая вода возможна даже в марсианских условиях, то есть открытие потоков там вполне реально.
Не секрет, что занятия спортом под музыку приятнее и помогают повысить продуктивность тренировок. В новом исследовании итальянские ученые на примере силовых упражнений показали, какая именно музыка лучше подходит для таких целей.
Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.
В условиях отсутствия связи (шахты, горы, тайга) критически важна надежная передача данных. Ученые Пермского Политеха разработали цифровую радиостанцию, устойчивую к помехам и физическим препятствиям, включая бетонные стены. Устройство передает данные в двух сетях MANET одновременно, обеспечивая скорость до 300 кбит/с (низкоскоростной канал) и 54 Мбит/с (высокоскоростной). Рация работает как ретранслятор и узел сети, что делает ее незаменимой для спасателей, промышленности и туристов. Ключевые преимущества разработки: помехоустойчивость, дальность связи до 30 километров и работа при -25°C до +55 градусов Цельсия.
В Институте искусственного интеллекта и цифровых наук ФКН НИУ ВШЭ предложили новый подход, основанный на современных методах машинного обучения, для определения генетического происхождения человека. Графовые нейросети позволяют с высокой точностью различать даже очень близкие популяции.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Результаты эксперимента в США в будущем могут позволить добиться разрешения на использование отработанной конопли в качестве кормовой добавки в животноводстве.
Лето 2025 обещает насыщенную линейку научно-фантастических сериалов на ведущих стриминговых платформах. От адаптаций культовых романов до масштабных космических одиссей — мы отобрали проекты, на которые стоит обратить внимание.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
ПонятноИз-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
ПонятноНаши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
ПонятноМы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Комментарии