بررسی کیفیت هیدروچار تولیدی از پسماند قهوه مصرف شده و تعیین ارزش حرارتی آن

زمینه و هدف: افزایش روزافزون پسماند قهوه مصرف شده، نگرانی های محیط زیستی فراوانی ایجاد کرده است. این پژوهش با هدف ارزیابی کارایی فرایند کربونیزاسیون هیدروترمال در تبدیل این پسماند به سوخت جامد با ارزش انجام شد. روش بررسی: مطالعه آزمایشگاهی با استفاده از نرم افزار طراحی آزمایش و روش سطح-پاسخ انجام شد. اثر متغیرهای مستقل دما (Co ۲۹۰-۱۸۰)، زمان (min ۹۰-۳۰) و نسبت وزنی آب-به-پسماند خشک (L:S برابر با ۱۵:۱-۱:۱) بر ویژگی های هیدروچار بررسی شد. مجموعا ۲۰ آزمایش طراحی و آنالیزهای فیزیکوشیمیایی برروی هیدروچار و آب فرایندی انجام گرفت. یافته ها: نتایج نشان داد که مدل درجه دوم توانایی بالایی در پیش بینی بازده هیدروچار (HY) و ارزش حرارتی بالا (HHV) دارد (۰/۹۸ > R۲). آنالیز واریانس نشان داد که هر سه متغیر مستقل اثر معنی داری بر HHV  و HY داشته اند. میزان HHV و HY محصول تولیدی به ترتیب MJ/kg ۲۸/۵–۱۷/۹ و ۷۷/۲–۱۷/۵ درصد بوده است. آنالیز سطح-پاسخ نشان داد که در دمای Co ۲۳۵، زمان min ۱۸۰ و نسبت L:S ۴:۱، هیدروچار تولیدی کیفیت مطلوبی به لحاظ HY و HHV دارد. نتایج بهینه سازی نشان داد که دمای Co ۲۲۹، زمان min ۱۶۰ و نسبت L:S ۴:۱، سبب حصول هیدروچار با HHV و HY به ترتیب برابر با MJ/kg ۲۷/۸ و ۶۷/۹ درصد شده که مطلوبیت ۰/۸۹۱ داشته است. آنالیز CHNSO نشان داد که نسبت H/C و O/C در هیدروچار کاهش و مساحت سطح از ۲/۴ به m۲/g ۱۲/۶ افزایش داشته است. نتیجه گیری: با توجه به نتایج مطلوب HHV هیدروچار تولیدی، می توان نتیجه گرفت که فرایند پیشنهادی می تواند روشی موثر برای تولید سوخت جامد از زیست توده ها باشد.

کلیدواژه ها:

Spent coffee grounds ، Hydrothermal carbonization ، High heating value ، Hydrochar yield ، پسماند قهوه مصرف شده ، کربونیزاسیون هیدروترمال ، ارزش حرارتی بالا ، بازدهی هیدروچار