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.
Telegram 
Дзен 
VK Американские биотехнологи впервые сообщили об обращении вспять клеточного старения в живых клетках печени человека — не мышиных, не синтетических, а именно человеческих. На волне этого результата компания привлекла 435 миллионов долларов и готовится к клиническим испытаниям.
Роль личности в истории чаще всего иллюстрируют правителями или полководцами. Но, глядя на современную карту мира, нельзя не признать: она выглядела бы принципиально иначе, если бы не одна крестьянская девушка, которую сожгли в этот день ровно 595 лет назад.
В Швеции разработали экспериментальный препарат против диабета и ожирения, который не только не подавляет аппетит, но и позволяет сохранить мышечную массу. В отличие от аналогов, он заставляет организм сжигать жир за счет стимуляции мышц, а не действия на мозг.
В 2017 году человечество впервые заметило объект, прилетевший из другой звездной системы. Он оказался странным, почти не похожим ни на астероид, ни на комету, и получил имя Оумуамуа. Затем появился «нормальный» межзвездный странник — комета Борисова. А в 2025-м астрономы обнаружили 3I/ATLAS — объект, который, вероятно, хранит вещество времен рождения чужих миров. Но что изменили в астрономии эти три гостя из межзвездной тьмы?
Астрономы провели длительную радиодиагностику межзвездного объекта 3I/ATLAS и не нашли признаков искусственных технологий. Наблюдение окончательно подтвердило естественную природу ледяного тела, хотя ученые изначально не ожидали сенсации.
Тысячу лет назад колоссальный степной пояс от Амура до Дуная назывался Великой степью. На Руси его знали как Дикую степь. В этом краю жили кочевники, и среди них — хищная птица сокол-балобан. Сейчас цельной трансконтинентальной популяции балобана больше нет. Небольшой европейский островок уцелел в Венгрии, Австрии и в Крыму. Есть популяция в Казахстане, Монголии и Китае. В России сокол-балобан, помимо Крыма, живет в горах Южной Сибири. И выживание этой популяции, как и всего вида, под угрозой. Как живет эта птица и как ей помогают в нашей стране? Зачем в Хакасии посреди «нигде» построили огромный облёточник? Буквально сегодня в него уже доставили первую партию птиц.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно