Bảo vệ môi trường từ việc tận dụng bã cà phê và mùn cưa

23/02/2024 08:07 Quản lý nguồn thải
Tận dụng phế thải từ các hoạt động sản xuất nông nghiệp như bã cà phê, mùn cưa để sáng tạo ra viên nén sinh khối thay thế than đá, gỗ củi và khí gas trong lò hơi công nghiệp đã mang lại giải Quán quân cuộc thi Cuộc thi Sáng tạo khởi nghiệp công nghệ HUST (Techstart 2023) cho nhóm sinh viên Đại học Bách khoa Hà Nội.

Bã cà phê và mối nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng

Phần lớn cà phê đã qua sử dụng được ném trực tiếp vào thùng rác mà không được phân loại hoặc xử lý. Chúng sẽ được đưa đến bãi rác trong tình trạng bị trộn lẫn với nhiều loại rác thải khác. Nếu bã cà phê được chôn lấp thì sẽ mất ít nhất ba tháng trước khi bã cà phê bắt đầu bị phân hủy trong môi trường yếm khí của bãi chôn.

Trong quá trình bị chôn lấp, dầu và các hợp chất khác trong bã cà phê sẽ được giải phóng và làm đất chua hơn. Đặc biệt, khi gặp mạch nước ngầm hoặc nước trong đất, các chất này sẽ hòa tan và tạo ra axit dạng lỏng mà có thể làm hỏng đất xung quanh. Đặc biệt, khi bị phân hủy trong môi trường yếm khí, môi trường được bắt gặp tại các bãi xử lý rác thải, bã cà phê đã qua sử dụng sẽ sản sinh ra khí metan, một trong những tác nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính.

Cụ thể, với mỗi tấn bã cà phê bị thải bỏ có thể tạo ra đến 340 mét khối khí metan trong quá trình phân hủy, nạp vào bầu khí quyển loại khí có khả năng làm tăng nhiệt độ toàn cầu gấp 86 lần so với cùng một thể tích khí Carbon Dioxide.

Có thể thấy được mối nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng từ bã cà phê thải bỏ nếu không được xử lý cẩn thận hoặc tái sử dụng làm nguyên liệu cho các ngành khác.

Tận dụng bã cà phê làm sản phẩm tái chế

Bã cà phê được biết đến với rất nhiều công dụng như loại bỏ mùi hôi, làm phân bón trong nông nghiệp, làm xà phòng… tuy nhiên nghiên cứu tận dụng bã cà phê kết hợp với mùn cưa để chế tạo viên nén đốt, thay thế than đá, gỗ củi và khí gas trong lò hơi công nghiệp đến thời điểm hiện nay tại Việt Nam chưa có nhiều tác giả nghiên cứu, hoàn thiện sản phẩm và đưa ra thị trường.

Việc sử dụng viên nén bằng bã cà phê giúp giảm thiểu tác hại xấu cho môi trường và chi phí bảo trì của lò hơi. Giải pháp này vừa tái chế những phụ phẩm công nghiệp, vừa đem đến nguồn nguyên liệu xanh cho cộng đồng và xã hội. Nguồn nhiên liệu đáp ứng được tiêu chuẩn chất lượng cao, mang tính bền vững và ổn định lâu dài. Viên nén có hiệu suất bằng 120% so với viên nén gỗ và tro đốt thông thường.

Nhóm nghiên cứu đã thu gom bã từ các nhà máy chế biến cà phê và mùn cưa từ xưởng sản xuất đồ gỗ. Bã cà phê được đem xử lý mùi, loại bỏ một phần tinh dầu thừa và các vụn không đạt chuẩn kích thước. Mùn cưa được sàng lọc để phù hợp về kích thước, độ sạch và độ ẩm. Nguyên liệu được đưa vào hệ thống sấy trục buồng quay công nghiệp để đưa về độ ẩm khoảng 8-10%.

Sau giai đoạn sấy là quá trình phối trộn tỷ lệ 50 - 55% bã cà phê, 42 - 44% mùn cưa, đem gia nhiệt để hỗn hợp giữ được độ ẩm phù hợp, tránh ẩm mốc. Nhiệt độ duy trì mức 75 - 80 độ nhằm làm chảy hợp chất tannin trong bã cà phê, kết hợp với hàm lượng cao lignin của mùn cưa sẽ hình thành chất kết dính tự nhiên.

Viên nén sinh khối từ bã cafe do nhóm Coffuel thực hiện. Ảnh: Nhóm nghiên cứu
Viên nén sinh khối từ bã cafe do nhóm Coffuel thực hiện. Ảnh: Nhóm nghiên cứu

Cuối cùng, nguyên liệu được ép áp suất lớn và ép viên bằng khuôn ép, điều chỉnh áp lực ép để tạo ra viên nén dạng công nghiệp hoặc dân dụng. Viên nén này có hiệu suất bằng 120% so với viên nén gỗ và giảm đến 90% lượng tro đốt so với than đá truyền thống.

Khả năng thương mại hoá cao

Theo nhóm nghiên cứu, việc chế tạo viên nén sinh khối từ bã cà phê tạo ra giá trị lớn nếu được thương mại hóa. Sản phẩm không hiện nay chưa có đối thủ trực tiếp cạnh tranh trên thị trường ngoài các sản phẩm gián tiếp cạnh tranh như viên nén gỗ, trấu,... Sản phẩm viên nén hiện nay đang được sử dụng làm nguyên liệu đốt cho doanh nghiệp sử dụng dây chuyền lò hơi được áp dụng rộng rãi trong các ngành hóa chất, thực phẩm, dệt may,... và sản phẩm nguyên liệu dân dụng.

Nhóm nghiên cứu đã có những đơn hàng thử nghiệm và tiếp tục triển khai theo hướng nghiên cứu sâu hơn nhằm thương mại hóa không chỉ tại thị trường trong nước mà hướng đến thị trường quốc tế.

Dự án Coffuel giành giải quán quân trong cuộc thi về khởi nghiệp công nghệ.
Dự án Coffuel giành giải quán quân trong cuộc thi về khởi nghiệp công nghệ

Viên nén từ bã cà phê làm chất đốt của các sinh viên Đại học Bách khoa Hà Nội đã giành giải Quán quân cuộc thi Cuộc thi Sáng tạo khởi nghiệp công nghệ HUST (Techstart 2023). Công trình này hứa hẹn mang lại hiệu quả tích cực trong việc khai thác và sử dụng nguồn năng lượng tiềm năng từ bã cà phê, đồng thời đóng góp vào việc giảm thiểu sử dụng than đá và gỗ củi, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

Xin chờ trong giây lát...

Hiện đại hóa hệ thống quan trắc, giải quyết "điểm nghẽn" trong ô nhiễm môi trường

Phiên bản di động