Отработанная кофейная гуща может получить вторую жизнь в качестве сырья для производства биотоплива и других ценных биопродуктов. Исследователи из Университета Ровиры-и-Виргили в Испании выяснили, как эффективно извлекать из нее масло, сохраняя при этом остальную растительную массу пригодной для дальнейшей переработки.

Работа опубликована в журнале Biomass and Bioenergy. Она посвящена использованной кофейной гуще — одному из самых распространенных видов пищевых отходов. По данным авторов, ежегодно в мире производится около 10 миллионов тонн кофейных зерен, однако лишь небольшая часть их массы оказывается в чашке напитка. Остальное превращается в кофейную гущу, содержащую около 15% липидов (жиров), которые можно использовать для производства биодизеля.

Команда ученых изучила влияние трех ключевых факторов на эффективность извлечения масла: температуры, продолжительности процесса и соотношения растворителя к массе кофейной гущи. В качестве растворителя исследователи использовали н-гексан, широко применяемый для извлечения жиров, а затем с помощью специальной экспериментальной методики оценили, как эти параметры влияют друг на друга.

«Мы выяснили, что оптимальными являются условия: температура 45°C, время обработки 60 минут и использование 35 миллилитров гексана на каждый грамм сухой гущи», — рассказала одна из авторов исследования.

При таких параметрах удается извлечь около 90% масла, которое можно получить методом Сокслета — лабораторной технологии, считающейся эталоном по эффективности, но слишком энергозатратной и медленной для промышленного применения.

Не менее важным оказался и состав полученного продукта. Оптимизированная методика позволила получить масло с содержанием примесей всего 0,3%, тогда как при использовании метода Сокслета этот показатель достигает 3,9%.

Анализ показал, что состав жирных кислот практически не меняется при разных условиях экстракции. Основными компонентами остаются линолевая и пальмитиновая кислоты, что подтверждает пригодность такого масла для производства биодизеля.

Одной из целей исследования было сохранить так называемую лигноцеллюлозную матрицу кофейной гущи — основу, состоящую из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина.

Из этих компонентов можно получать самые разные продукты: биоэтанол, молочную кислоту, полигидроксиалканоаты, сырье для производства экологичного авиационного топлива и фенольные соединения.

Извлечение масла выполняет еще одну важную функцию — служит предварительной обработкой сырья. Жиры мешают растворителям и катализаторам проникать внутрь растительной массы, а их удаление делает оставшуюся биомассу гораздо более пригодной для дальнейшей переработки.

Исследователи также сравнили свой метод с более современными технологиями экстракции, использующими ультразвук или микроволны.

Хотя эти способы позволяют быстрее извлекать масло на начальном этапе, они не показали заметных преимуществ с точки зрения качества продукта, общей эффективности, энергозатрат и возможности масштабирования производства.

Поэтому ученые считают, что классическая экстракция н-гексаном при умеренных температурах остается наиболее сбалансированным вариантом для использования на биоперерабатывающих предприятиях.

Работа стала частью исследований, направленных на развитие циркулярной экономики и создание возобновляемого топлива для отраслей, которые сложно перевести на электричество, например тяжелого транспорта.

По словам исследователей, комплексная переработка кофейной гущи позволяет превратить один из самых недооцененных видов отходов в источник биотоплива и других биопродуктов, одновременно снижая экологическую нагрузку, связанную с накоплением этих отходов.

Несколько лет назад японская компания уже начала выпускать ботинки из кофейной гущи.